Ультразвуковой генератор Советский патент 1989 года по МПК B06B1/08 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для предотвращения солеотложения на рабочих поверхностях теплообменной апаратуры, а также трубопроводов и оборудования геотермальных ТЭС и систем теплоснабжения.

Известен ультразвуковой импульсный генератор, в качестве переключающего элемента, в котором использован раз.рядник 1. Основным недостатком его является использование разрядника, имеющего малый срок службы.

Наиболее близким техническим решением является ультразвуковой генератор, содержащий силовой трансформатор, магнитострикционный преобразователь подключенный к нему через выпрямители и тиристорные формирователи импульсов тока, триггер, трансформаторный усилитель, блок управления тиристорами, соединенный своими выходами с управляющими входами тиристо- ров 2.

Недостаток известного устройства состоит в невысокой амплитуде ультразвуковых колебаний.

Целью изобретения является повышение амплитуды ультразвуковых колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом генераторе, содержащем силовой трансформатор, магнитострикционный преобразователь, подключенный к нему через выпрямители и тиристорные формирователи импульсов тока, триггер, трансформаторный усилитель, блок управления тиристорами, соединенный своими выходами с управляющими входами тиристоров, блок управления выполнен в виде последовательно соединенных усилителя-ограничителя, мультивибратора, триггера, дифференцирующей цепочки и трансформаторного усилителя с гальванически развязанными выходами, причем мультивибратор подключен к второму входу триггера и первому входу усилителя-ограничителя, второй вход которого подключен к высд

со

ОО

ходу силового трансформатора, а выпрямитель выполнен однополупериодным.

На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового генератора для случая трехобмо- точного магнитострикционного преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы входных н выходных напряжений отдельных блоков генератора.

Ультразвуковой генератор случая трехобмоточного магнитострикционного преобразователя содержит силовой трансформатор 1, однополупериодные выпрямители 2- 4, тиристорные формирователи 5-7 импульсов тока, усилитель-ограничитель 8, формирующий прямоугольные импульсы из синусоидального напряжения, мультивибратор 9, задающий частоту следования выходных импульсов, триггер 10, дифференцирующую цепочку 1 1, трансформаторный усилитель 12 и магннтострикционный преобразователь 13.

Ультразвуковой генератор работает следующим образом.

Напряжение с одной из выходных обмоток силовою трансформатора 1 поступает через однополупериодный выпрямитель 2 па тиристорный формирователь 5 импульсов тока. При поступлении управляющего импульса L- t, с выхода трансформаторного уси- ,:|ителя 12 па тиристорный формирователь 5 импульсов тока через одну из обмоток магнитострикционного преобразователя 13 проходит импульс тока м, длительность которого соизмерима с длительностью полупериода собственной частоты магнитострикционного преобразователя. Одновременно на тиристор- пые формирователи 6 и 7 импульсов тока поступают соответственно управляющие импульсы (/tt и и . При этом через вторую и третью обмотки магнитострикционного преобразователя 13 проходят соответственно импульсы тока (2 и /з. Импульсы тока, проходящие по всем трем обмоткам, совпа- даюг как по форме, так и по времени. Так как все обмотки намотаны согласно, то магнитный поток в магнитострикцион- пом преобразовате.че равен сумме магнитных потоков, вызываемых импульсами тока в каждой из обмоток в отдельности. Амплитуда возникающих в магнитострикционном преобразователе 13 в силу явления магнито- стрикции затухающих колебаний также в три раза больп1е, чем амплитуда колебаний, вызываемых каждой обмоткой в отдельности.

Управляющие импульсы с целью исключения перегрузки силового трансформатора и выхода из строя однопо. 1упериодных выпрямителей 2-4 должны поступать на тирис- торпые формирователи 5-7 импульсов тока во время отрицательного полупериода напря5

жения сети. В этом случае тиристоры, входящие в состав тиристорных формирователей импульсов тока запираются после прекращения импульсов тока .

Управляющие импульсы , Ub) фор- 5 мируются следующим образом. На вход усилителя-ограничителя 8 подается напряжение (У с одной из выходных обмоток силового трансформатора 1. Одновременно на вход усилителя-ограничителя поступают 0 прямоугольные импульсы L a с выхода мультивибратора 9. Выходное напряжение усилителя-ограничителя и г представляет собой прямоугольные импульсы, сформированные из отрицательных полуволн напряжения в промежутке между выходными импульсами мультивибратора 9. Напряжение U: поступает также на один из выходов триггера 10. В момент /I, т. е. в момент появления выходного импульса мультивибратора, триггер переключается.

0 Возвращение его в исходное состояние нроизводится первым после прекращения выходного импульса мультивибратора прямо- угольпым импульсом с выхода усилителя- ограничителя 8, т. е. в момент t2- Выходное напряжение триггера 10 U пред- ставляет собой импульсы прямоугольной формы, частота повторения которых равна частоте повторения выходных импульсов мультивибратора 9.

Напряжение Un поступает на вход диф- Q ференцирующей цепочки 11, которая формирует из этого напряжения разнополярные кратковременные импульсы U-. положительные из них, обусловленные задним фронтом прямоугольных импульсов L/4, возникают во время отрицательного полуперио- 5 да напряжения Ц. Положительные импульсы напряжения L/s усиливаются по мощности с помощью трансформаторного усилителя 12. Сформированные таким образом управляющие импульсы U f,, Ufi и 6 возникают на выходе трансформаторного усилителя во время отрицательного полупериода питающего тиристорные формирователи импульсов тока напряжения, благодаря чему достигается четкая работа генератора в импу. 1ьс- ном режиме.

с Испытания опытных образцов ультразвукового генератора показали, что амплитуда возбуждаемых в магнитострикционном преобразователе механических колебаний может быть увеличена в несколько раз по сравнению с известными тиристорными ультразву- 0 ковыми генераторами. Это обеспечивает успешное использование генератора для пред отвращения солеотложения на рабочих поверхностях мощных теплообменных аппаратов.

Фие.1

UU

t,

t2

;

a

i t

,u,)

I

L

i,.