Устройство для ультразвуковой обработки Советский патент 1979 года по МПК B06B3/00 

1

Изобретение относится к ультразвуковым колебательным системам и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства при использовании ультразвука в технологических процессах.

Известны ультразвуковые системы с преобразованием направления колебаний 1, При соответственном выборе размеров эти системы позволяют получить большие амплитуды колебаний рабочего стержня путем суммирования колебательной энергии нескольких стержневых или одного кольцевого преобразователей при малых амплитудах колебаний последних.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для ультразвуковой обработки, содержащее два стержневых ультразвуковых преобразователя, закрепленных на двух возбуждаемых полуволновых стержнях, выполненных в виде единой конструкции с рабочим стержнем, причем оси возбуждаемых полувопновых стержней перпендикулярны оси рабочего стержня 2.

Однако это устройство эффективно работает на частоте, отличающейся

от резонансной частоты преобразователей, т.а, наибольшая амплитуда колебаний рабочего стержня получается в частотном диапазоне, где эффективность работы мала по сравнению с резонансной областью частот.

Целью изобретения является .повышение эффективности работы устройства путем увеличения амплитуды воз0буждаемых колебаний.

Это достигается тем, что в рабочем стержне выполнено коаксиальное сквозное отверстие, диаметр которого не превьлиает одной трети его на5ружного диаметра.

На чертеже, на котором изображено устройство для ультразвуковой обработки с эпюрами распределения смещений и деформаций в элементах уст0ройства, вызванными распространением в них упругих продольных волн при наличии сквозного коаксиального отверстия и без него.

Ультразвуковые преобразователи 1,

5 например магнитострикционные, присоединяются к полуволновому стержню 2. Рабочий стержень 3 с коаксиальным сквозйым отверстием 4 соединяется со стержнем 2, Ла преобразователи 1 намотана обмотка 5 возбуждения. Кривая 6 - эпюра смещений стержня 2 при распространении в нем упругой продольной волны при наличии сквозного коаксиального отверстия 4 в рабочем стержне 3, а также эпюра смещений стержня 2, если отверстия 4 в стержне 3 нет. Кривая 7 - эпюра деформаций в стержне 2 при наличии отвёрстйя рабочем стержне 3, кривая 8 - эпюра деформаций в стержне 2 без .отверстия 4, Кривые 9 и 10 эгаоры смещений стержня 3 при распространении в нем упругой продольной волны, кривые 11 и 12 - эпюры дефор1 ций в 3 соответственно при Наличйи сквозного коаксиального отверстия 4 и без него. Устройство работает следующим образом. При подаче синфазного.напряжения возбуждения; совпадающего по частоте с механической резонансной частотой ультразвуковых .преобразователей 1, и тока поляризации на обмотку 5 в силу магннтострикционного эффекта происходит преобразование электричес кой энергии в механические колебания преобразователей. Преобразователи 1, ЙрРГбс ёййНеННыё к пЪлуволновому стерж ню 2 , воз буждают в поелёднем упругую проДоггьную волну, которая создает в центре стержня максимальные деформации. Эти деформации в силу эффекта Пуассона возбуждают Упругую продольную волну в рабочем стержне 3, БлаГодаря сквознО коаксиальному отверстию 4 в рабочем стержне 3,прохо ЙШШг; пёр-1Г1ёндикулярнб оси распространения упругой продольной вопны в стержне 2, уровень деформаций вслед ст йяе концентрации напряжений в области,, приникающей к отверстию, возрастает по сравнению с системойВёз отверстия 4 в стержйе 3, Повышение уровня деформаций в элементе свяёи уменьшает связанность стержней 2 и 3 настолько, что становится возмсокным сделать длину стержней 2 и 3 полуволновой, равной половине длины упругой продольной волны в стержне на частоте, совпадающей с резонансной частотой преобразователей 1, что приводит к увеличению амплитуды колебаний рабочего стержня 3 в 2,5-3 разй, повышению Уровня осевых нагрузок на стержень 3 без заметной расстройки системы и падения амплитуды колебаний, осуществлению возможности непрерывных технологических процессов, связанных с ультразвуковой 6брэ13откой и одновременной транспортировкой Через рабочий стержень различных сред и изделий, Формула изобретения Устройство для ультразвуковой обработки, содержащее ультразвуко.вые преобразователи, закрепленные на торцах полу вол новых, стержней выполненных в виде единой конструкции с рабочим стержнем, оси которых перпендикулярны оси рабочего стержня, отличающееся т ем, чт о, с целью повьшения эффективности работы устройства путем увеличения амплитуды возбуждаемых колебаний, в рабочем стержне выполнено коаксиальное сквозн-оеотверстие, диаметр ко- . торого не превьцпает одной трети его наружнбго диаметра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе f.Kcrt&uhiko 3to,i.i Won .FEij tlnvesfi cttion of ResonafoK with DireclioMat Couverfer. Rep. of the 6th ЗСЛ, 19бв ,Tokyo,v. VI, p .«9-92,: 2, Поволоцкая Г,Ф, Расчет двухctержневого ультразвуков:ого инструмента, работающего с малой активной н агру 3 кой, Аку стиче ский журн ап , М,,Наука, 1975, т. XXI, вып. 4.

ж

ч

s