Излучающая система Советский патент 1993 года по МПК H04R9/00 

Изобретение относится к технической акустике и вибрационной технике, а именно к электродинамическим возбудителям колебаний, и может быть использовано в акустических и гидроакустических устройствах, в вибростендах, в технологических процессах при обработке различных сред.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия путем компенсации реактивной нагрузки.

На фиг, 1 показано схематичное изображение излучающей системы; на фиг. 2 - график работы излучающей системы.

Излучающая система состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором с двух торцов соосно смонтированы преобразователи, состоящие из статорных индукционных катушек 2 и 3 и размещенных в них соосно якорей 4 и 5, Якоря 4 и 5 закреплены на осях 6 и .7, торцы которых закреплены к донышкам поршней-излучателей 8 и 9, Поршень-излучатель 8 выполнен по форме стакана, дно которого является излучающей поверхностью, а боковая поверхность(стенка) является направляющей перемещения внутри цилиндрического корпуса 1.

Силовой привод, индукционная статор- ная катушка 2 и якорь 4 рчзмещены внутри стаканообразного поршня-излучателя 8.

Между двумя соосно расположенными преобразователями в цилиндрическом корпусе 1 для компенсации реактивной нагрузки смонтирован силовой колебательный привод, состоящий из статорной катушки 10, якоря 11 и упругих элементов 12 и 13.

Якорь 11 посредством упругих элементов 12 и 13 соединен через оси 6 и 7 с поршнями-излучателями 8 и 9. В зазоре между стенкой поршня-излучателя 9 и внутренней поверхностью корпуса 1 смонтированы ферромагнитно-жидкостные уплотнения, состоящие из кольцевых постоСО

с

со

GO

ч|

о о

со

янных магнитов 14 с полюсами 15, уплотни- тельного кольца 16 и ферромагнитной жидкости 17, размещенной в объеме 18.

Для лучшего понимания и наглядности режима работы и компенсации реактивной нагрузки построим, график зависимости от времени токов (заштрихованные участки) в индукционных катушках 2, 3 и 10 и перемещения якорей 4, 5 и 11 (что соответствует перемещению поршней-излучателей 8 и 9) на осевых линиях Ti и Тз, фиг. 2.

Излучающая система работает следующим образом.

На индукционную катушку 2 подадим ток И такого направления, чтобы якорь 4 перемещался вправо, в индукционных катушках 3 и 10 ток отсутствует. Под воздействием сил упругих элементов 12 и 13 якоря 3 и 10 также перемещаются вправо.

На отметке 0° ток в индукционной катушке 2 выключаем, а на индукционную катушку 3 подаём ток 12 таким образом, чтобы якорь 5 перемещался влево. Перемещение якорей на отметке от 0 до 90° будет осуществляться следующим образом.

Якорь 4 будет перемещаться до своего максимального отклонения за счет реакции среды Xs, а якорь 5 до отметки 0° за счет тока в индукционной катушке 3. За счет реакции среды Xs и тока в индукционной катушке 3 на отметке 90° осуществляется максимальное сжатие упругих элементов 12 и 13 и накопление в них потенциальной энергии.

На отметке 90-180° токи в индукционных катушках, отсутствуют, перемещение якорей осуществляется за счет перераспределения потенциальной энергии упругих элементов 12 и 13 и реакции окружающей среды Xs на якорь 5. Все якори перемещаются влево.

На отметке 180-270° подаем ток И противоположной полярности на индукционную катушку 2 и ток 1з на индукционную катушку 10. Ток в катушке 3 продолжает отсутствовать. В этом случае движение якорей осуществляется следующим образом. Якорь 4 перемещается влево за счет тока h в индукционной катушке 2 и тока Ь в индукционной катушке 10 через посредство якоря 11 и упругого элемента 12, а якорь 5 перемещается вправо за счет кинетической энергии упругого элемента 13.

В дальнейшем на отметке 270-360° на катушки 2, 3 и 10 подадим токи И, la и 1з другой полярности. Все якори 4, 5 и 11 перемещаются вправо: якорь 4 от своего максимального отклонения перемещается в нулевое положение, якорь 11 с ускорением пересекает нулевую точку и перемещается

от своего максимального отклонения, якорь 5 также достигает своего наибольшего отклонения вправо.

На отметке 360-90° (т.е. 0-90°) токи И и

1з в катушках 2 и 10 отсутствуют, а на катушке 3 ток меняют на обратный. Якори на этом участке сближаются, сжимают упругие элементы 12 и 13, накапливая в них потенциальную энергию, причем якорь 4

перемещается вправо за счет реакции среды Xs, а якорь 5 перемещается влево за счет тока h в индукционной катушке 3. Далее процесс коммутации токов в индукционных катушках повторяется.

Рассматривая совмещенный график работы излучающей системы, в целом видим, что на участках 0-180° ток в катушках 2 и 10 1 отсутствует, на участке 90-270° в катушке 3 ток также отсутствует. Из этого следует, что

работа излучающей системы не прерывается, а на определенных интервалах периода колебания системы ток в индукционных катушках отсутствует. Это позволяет утверждать о повышении коэффициента полезного

действия системы за счет использования реактивной энергии среды.

Таким образом, управляя токами в индукционных катушках 2, 3 и 10, используем реактивную составляющую для повышения

КПД излучающей системы.

Ферромагнитно-жидкостное уплотнение работает следующим образом.

Антифрикционные кольца 16 (например, кольцо из: фторопластовых композиций) создают минимальный зазор между цилиндрическим корпусом 1 и боковой поверхностью поршня-излучателя 9, обеспечивая ему лишь скольжение вдоль оси. Постоянным магнитом 14.создается-магнитнов поле, которое, проходя по башмакам 15, замыкается через зазор.

Находящаяся в объеме 18 ферромагнитная жидкость 17 втягивается магнитным полем из объема 18 в зазор и, в зависимости

от силы магнитного поля, уплотняет его.

Таким образом, создается жидкостный барьер из ФМЖ. обеспечивающий скольжение (перемещение) поршню-излучателю и являющийся достаточным препятствием

для проникновения воды во внутрь преобразователя,

Применение подобных излучающих систем позволит создавать компактные экономичные устройства, способные генерировать широкую полосу звуковых и инф- развуковых частот.

. Формула изобретения

Излучающая система, содержащая цилиндрический корпус с соосно размещенными внутри него двумя электроакустическими преобразователями, каждый из которых состоит из магнитопровода, постоянного магнита, индукционной катушки и звукоизлучающего элемента, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что. с целью повышения КПД, в цилиндрический корпус введено устройство компенсации реактивной нагрузки, установленное на оси корпуса между

двумя преобразователями и выполненное в виде силового колебательного привода и упругих элементов, соединенных со звукоиз- лучающими элементами, каждый из которых выполнен в форме стакана с размещенным внутри него силовым приводом, а между боковой поверхностью стакана и цилиндрическим корпусом расположены ферромаг- нито-жидкостные уплотнения.

Использование: тактическая акустика и вибрационная техника, в частности акустические и гидроакустические возбудите ли колебаний. Сущность изобретения: излучающая система содержит цилиндрический корпус с соосно размещенными внутри него двумя электроакустическими преобразователями. В корпус введено устройство компенсации реактивной нагрузки, которое установлено на оси корпуса между двумя преобразователями и выполнено в виде силового колебательного привода и упругих элементов. Последние соединены со звуко- излучающими элементами. Каждый звуко- излучающий элемент выполнен в виде стакана с размещенным внутри него силовым приводом. Между боковой поверхностью стакана и цилиндрическим корпусом расположены ферромагнитно-жидкостные уплотнения.2 ил.

18

Фиг./

-Ј

г ю

J

i/ri /тз

S. 1Ш

110°360°--1831769

г ю

J

i/ri /тз

Фиг.1