Двухступенчатый ультразвуковой концентратор Советский патент 1984 года по МПК B06B1/06 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различном технологическом оборудовании, а также в аппаратуре для излучения и приема акустических волн.

Известен двухступенчатый конценратор, обе ступени которого выполнены с сечениями постоянными по длине, но различными по площа ди fl

Недостатками такого -концентратора являются большая чувствительность к изменению нагрузки на его излучающем торце и высокая концентрация напряжений в месте сочлинения сечений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухступенчатый концентратор, содержащий выполненные в виде тела . вращения ступень постоянного и ступень переменного поперечных сечений 2 J.

Однако известный концентратор обладает недостаточно высоким коэф- , фициентом усиления амплитуды колебательного смещения.

Цель изобретения - пэвышение эффективности работы путем увеличения коэффициента усиления амплитуды смещения.

Поставленная цель достигается тем что в двухступенчатом ультразвковом концентраторе, содержащем выполненные в виде тела вращения ступень постоянного и ступень переменного поперечных сечений, тело вращения ступени переменного сечения выполнено с образующей, описываемой уравнением

--i

,

а соотношение длин ступеней определяется выражением

где D - диаметр ступени постоянного сечения;

С1 - диаметр меньшего торца концентратора;

/2 , -: соответственно текущие абс цисса образующей кривой ступени переменного сечения и ее ордината; в,а - соответственно длина ступеней постоянного и переменного сечений;

С 0,514 + 0;03((.+ 0, т 0,558 - 0, р,124Х

.

KnilO;

CV D

.Выбор величины п, варьирующей форму образующей кривой ступени переменного сечения, обусловлен тем, что при п41 коэффициент усиления концентратора не увеличивается по сравнению с известным, а при ступень переменного сечения 1 приближается по форме к цилиндру, диаметр которого равен диаметру меньшего торца концентратора. При этом радиус переходной .галтели между ступенями уменьшается, что при5 водит к. появлению в этом месте высоких механических напряжений,которые могут явиться причиной усталостного разрушения.

На фиг.1 изображен двухступен0 чатый ультразвуковой концентратор; на фиг.2 приведены кривые зависимости отношения длин ступеней от числа п; на фиг.З и 4 приведены кривые для определения коэффициента

5 усиления Z и волнового числа К двухступенчатого концентратора с оптимальной длиной ступени постоянного сечения.

Концентратор содержит ступень 1

Q переменного сечения, занимающую по конфигурации промежуточное положение между катеноидом и цилиндром, и ступень 2 постоянного сечения. Штриховой показана образуюг Щая катеноида которая практически совпадает с образующей кривой ступени переменного сечения при . Двухступенчатый ультразвуковый концентратор работает следующим образом.

0 к ступени 2 постоянного сечения присоединяется магнитострикционный преобразователь (не показан), возбуждающий смещение торца концентратора, в котором вЬзникают ре5 зонансные продольные колебания. Относительно неподвижной узловой плоскости колебаний находятся различные по величине массы стержня, а поскольку усилия, действующие справа

0 и слева от узловой плоскости, взаимно компенсируют друг друга, амплитуда смещения торца меньшего диаметра большая. Благодаря тому, что форма ступени переменного сечения за5 нимает промежуточйое положение между катеноидом и цилиндром, диаметр торца концентратора,коэффициент его усиления всегда больше, чем у известного.

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ УЛЬТРАЗВУISOBbfi КОНЦЕНТРАТОР, содержащий вы;полненные в виде тела вращения ступень постоянного и ступень переменного поперечных сечений, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем увеличения коэффициента усиления амплитуды смещения, тело вращения ступени переменного сечения вы- , полнено с образующей, описываемой уравнением г-г. a соотношение длин ступеней определяется шфс1жением 1-4-е- дП е , где D - диаметр ступени постоянного сечения; дианютр меньшего торца концентратора; Г соответственно текущие абсцисса образующей кривой ступени переменного сечения и ее ордината; i.CL . соответственно длина ступеней постоянного и переменного сечений; С : 0,514 + 0,03tfC+ 0,08,; т 0,,087/. + 0,124Х: ; t-H:: KniiO. О 1 :л N3