УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН Российский патент 2012 года по МПК B06B1/02 

Описание патента на изобретение RU2456091C2

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например при ультразвуковой обработке материалов.

Известен пьезоэлектрический преобразователь, действие которого основано на обратном пьезоэффекте (патент RU №2307482, кл. H04R 17/00, 2007 г.), содержащий пакет плоских пьезокерамических колец с расположенными между ними токоподводящими шайбами с клеммами, служащими для подключения преобразователя к ультразвуковому генератору, установленный между передней накладкой и тыльной накладкой. Пакет пьезокерамических колец и токоподводящих шайб составляет пьезоэлектрический элемент, который предназначен для возбуждения колебаний в системе преобразователя.

Недостатком этого устройства являются ограничения по частоте и амплитуде возбуждения колебаний, связанные с конструкцией пьезокерамических колец и пределом прочности пьезоматериала.

Известен импульсный ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный преобразователь, конденсатор, два резистора, два тиристора, две системы импульсно-фазового управления, потенциометр, источник питания (патент RU 2046550, кл. H04R 15/00, 1995 г.).

Недостатками устройства являются наличие постоянной составляющей тока в обмотке магнитострикционного преобразователя и высокая нестабильность величины тока в связи с отклонениями напряжения сети, наличием в нем высших гармоник, а также изменением окружающей температуры, поскольку при этом из-за высокой температурной чувствительности управляющего p-n-перехода меняется величина тока управления, открывающего тиристор. Постоянная составляющая тока намагничивает сердечник магнитострикционного преобразователя, что значительно снижает его импульсную мощность и повышает потери электроэнергии и не обеспечивает частотной и амплитудной стабильности.

Известен также ультразвуковой преобразователь, состоящий из диафрагмы, в пучностях изгибных колебаний которой прикреплены электромеханические двигатели и который снабжен дополнительными электромеханическими двигателями, закрепленными на диафрагме между пучностями изгибных колебаний в местах совпадений амплитуды изгибных колебаний диафрагмы с величиной смещения дополнительных электромеханических двигателей (А.С. СССР №603433, кл. B06B 1/02, B08B 3/12).

К недостаткам данного ультразвукового преобразователя относятся высокие энергозатраты и низкий коэффициент полезного действия.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (А.С. СССР 801884, кл. B02C 19/18, 1981 г.), содержащее электромагнитные индукторы, соединенные с электроразрядным источником тока с накопителем, и токопроводящие пластины, расположенные перед индукторами.

Устройство работает следующим образом: при подключении электроразрядного тока к электромагнитным индукторам разрядный импульс тока, проходя по индуктору, создает импульс электромагнитного поля, которое наводит в стенке электропроводного материала (или в пластине из токопроводящего материала) вторичный кратковременный импульсный вихревой ток. При взаимодействии тока индуктора с вторичным импульсом тока пластины последняя излучает вглубь материала одиночные импульсные механические ударные волны, которые осуществляют дробление материала.

Недостатком данного устройства является ограниченная частота ударной волны, что влечет за собой ограничение функциональных возможностей устройства.

Задачами предлагаемого изобретения является увеличение функциональных возможностей устройства путем расширения диапазона частот возбуждаемых колебаний.

Технический результат достигается тем, что устройство, содержащее электромагнитные индукторы, соединенные через ключи-тиристоры с электроразрядным источником тока с накопителем, токопроводящую пластину, установленную перед индукторами, согласно заявленному изобретению дополнительно содержит генератор электрических импульсов, подключенный через коммутатор и ключи-тиристоры к электромагнитным индукторам.

На чертеже представлена функциональная схема устройства возбуждения ультразвуковых волн.

Устройство возбуждения ультразвуковых волн выполнено в виде электромагнитных индукторов вихревых токов 1, соединенных через ключи-тиристоры 2 с электроразрядным источником тока, содержащим повышающий трансформатор 3, выпрямитель 4 и накопитель электроэнергии, например емкостной накопитель 5. Управляющие электроды ключей-тиристоров 2 подключены к коммутатору 6, соединенному с генератором электрических импульсов 7. В случае размещения индукторов 1 на неметаллической поверхности необходимо поместить токопроводящую пластину 8 между поверхностью 9 и индукторами 1.

Устройство возбуждения ультразвуковых волн работает следующим образом: при включении электроразрядного источника тока к коммутатору 6, на вход которого подключен генератор электрических импульсов 7, ключи-тиристоры 2 получают поочередно управляющие команды. При открытии производится разряд емкостных накопителей 5 с ультразвуковой частотой на индукторы 1, вследствие чего на поверхности 9 (или в токопроводящей пластине 8) наводятся вихревые токи. В результате взаимодействия этих токов с магнитными полями индукторов 1 на поверхности 9 возникают последовательные механические импульсы ультразвуковой частоты, что приводит к ультразвуковому колебанию поверхности.

Использование нового элемента: генератора электрических импульсов, при его подключении к коммутатору электроразрядного источника тока, обеспечивает последовательность разрядных импульсов тока через индукторы. Таким образом, при взаимодействии токов индукторов с наведенными в электропроводных пластинах вихревыми токами за счет электродинамического эффекта возникают механические импульсы излучающей поверхности с ультразвуковой частотой работы генератора электрических импульсов.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигнуто увеличение функциональных возможностей устройства путем расширения диапазона частот возбуждаемых колебаний. Это позволяет использовать устройство для решения проблем очистки в различных технологических процессах.

Преимуществом предлагаемого устройства, по сравнению с существующими генераторами колебаний ультразвуковой частоты, является расширение диапазона частот возбуждаемых колебаний. Расположение индукторов на одной поверхности позволяет возбуждать ультразвуковые колебания всей поверхности, геометрические размеры которой будут ограничиваться только количеством индукторов.

Похожие патенты RU2456091C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ И ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Пальцев Вячеслав Сергеевич
RU2363550C1
Способ дробления материала иуСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия 1977
  • Левин Игорь Анатольевич
SU801884A1
Способ перемешивания веществ иуСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия 1978
  • Левин Игорь Анатольевич
SU797750A1
МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 2013
  • Вострухин Александр Витальевич
  • Хабаров Алексей Николаевич
  • Ядыкин Виктор Семенович
  • Навроцкий Святослав Алексеевич
RU2544865C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА С КАРНИЗА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ 2019
  • Захаренко Владимир Андреевич
  • Николаев Михаил Юрьевич
RU2708730C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ 2007
  • Подолян Александр Александрович
RU2339030C1
ТЕПЛООБМЕННЫЙ КОТЕЛ И СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО УДАЛЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ НАКИПИ В ТЕПЛООБМЕННОМ КОТЛЕ 2021
  • Зарипов Фаиз Абузарович
  • Павлов Григорий Иванович
  • Усманов Ильнур Кабирович
RU2779101C1
Устройство для ультразвукового контроля металлов 1990
  • Заславский Сергей Константинович
  • Орьев Павел Викторович
  • Иванов Анатолий Иванович
  • Холод Евгений Владимирович
SU1728785A1
Способ сводообрушения сыпучего материала и устройство для его осуществления 1990
  • Гурьянов Геннадий Иванович
  • Плошенко Николай Николаевич
SU1744004A1
Способ бесконтактного возбуждения ультразвуковых колебаний в изделиях из магнитных материалов 1978
  • Каплан Михаил Данилович
  • Майзенберг Михаил Иосифович
  • Мошкович Владимир Ушерович
SU953551A1

Реферат патента 2012 года УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для ультразвуковой обработки материалов. Устройство содержит электромагнитные индукторы вихревых токов (1), соединенные через ключи-тиристоры (2) с электроразрядным источником тока. Электроразрядный источник тока содержит повышающий трансформатор (3), выпрямитель (4) и емкостной накопитель (5). Управляющие электроды ключей-тиристоров (2) подключены к коммутатору (6), соединенному с генератором электрических импульсов (7). Техническим результатом изобретения является расширение диапазона частот возбуждаемых колебаний. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 456 091 C2

Устройство возбуждения ультразвуковых волн, содержащее электромагнитные индукторы, соединенные через ключи-тиристоры с электроразрядным источником тока с накопителем, токопроводящую пластину, установленную перед индукторами, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит генератор электрических импульсов, подключенный через коммутатор и ключи-тиристоры к электромагнитным индукторам.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2456091C2

Способ дробления материала иуСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия 1977
  • Левин Игорь Анатольевич
SU801884A1
Способ возбуждения ультразвукового преобразователя 1975
  • Буденков Бронислав Алексеевич
  • Вычеров Евгений Владимирович
  • Шаповалов Петр Филиппович
SU630578A1
Устройство для ультразвукового контроля металлов 1990
  • Заславский Сергей Константинович
  • Орьев Павел Викторович
  • Иванов Анатолий Иванович
  • Холод Евгений Владимирович
SU1728785A1
Устройство для бесконтактного электромагнитного возбуждения упругих колебаний 1980
  • Баган Владимир Дмитриевич
  • Гриценко Иван Федорович
  • Ревин Владимир Трифонович
SU926599A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНОЙ ФОСФАТАЗЫ 1991
  • Стекольников Л.И.
  • Рыльцев В.В.
  • Виноградова М.Н.
  • Бычков Б.И.
RU2016899C1
US 4312231 A, 26.01.1982.

RU 2 456 091 C2

Авторы

Захаренко Владимир Андреевич

Колебер Сергей Владимирович

Литвинов Александр Александорович

Савин Кирилл Юрьевич

Ярошенко Дмитрий Федорович

Даты

2012-07-20Публикация

2010-10-08Подача