Высокочастотный вибратор Советский патент 1981 года по МПК B06B1/00 B06B1/02 

(54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ВИБРАТОР

Изобретение относится к устройствам для получения и передачи механических колебаний в различные среды и может быть использовано для интенсификации различных технологических пропроцессов, в частности теплообмена в паровЕлх котлах, конденсаторах турбин, бойлерах и т.д., а также для целей снижения тяговых усилий при установке на плугах и других сельскохозяйственных орудиях, для стряхивания.плодов, уменьшения биологических отложений на корпусах судов, ускорения физико-химических процессов и т.д.

Известно устройство для возбуждения механических колебаний в жидких, твердых и газообразных средах, принцип действия которого основан на использовании центробежных сил инерции вращающегося тела (стального шарика) по внутренней стороне кольцевой обоймы, при чем в обойме возникают колебаний, которые и передают на объект, подлежащий воздействию .вибрации, содержащее цилиндрическую обойму с внутренней кольцевой дороЖ кой, шарик и источник сжатого возду ха, соединенный соплами с расположенными в одной плоскости по обеим сторонам кольцевой дорожки 1.

Известно также устройство для возбуждения вибраций, в котором сопла для подачи сжатого воздуха расположены внутри цилиндрической обоймы, что позволяет повысить эффективность вибратора за счет увеличения скорости вращения шарика f2.

10

Недостатком известных устройств является малый КПД из-за того, что энергия воздушного потока эффективно используется только в момент непосредственного взаимодействия

15 воздушной струи с шариком. Применение подобных вибраторов экономически целесообразно только на предприятиях, где имеется постоянная сеть сжатого воздуха. Кроме того, подобные

20 вибраторы имэют низкий верхний предел частотного диапазона, поскольку скорость движения шарика соизмерима со скоростью истечения воздуха и практически на 40-60% меньше ее.

25

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является высокочастотный вибратор, включающий цилиндрическую обойму с внутренней беговой дррожкой, в которой размещен

30 с возможностью радиального перемещения шарик, а также электромотор, на оси которого закреплена цилиндрическая обойма 3,

При вращении электромотора шарик создает в цилиндрической обойме колебания.

Недостатки известного устройства заключаются в том, что возбуждаемые колебания имеют малую мощность и дос таточно узкий частотный диапазон, вследствие ограниченной скорости вращения электромотора. Кроме этого, применение высокочастотных-асинхронных двигателей затрудняет регулирование скорости (частоты) вращения и требует специальных источников питания повышенной частоты тока, а колебания обоймы, которая закреплена непосредственно к электромотору отрицательно сказываются на работе электромоторов и они быстро выходятиз строя.

Цель изобретения - увеличение мощности и расширение частотного диапазона создаваемых вибраций.

Поставленная цель достигается за счет, того, что высокочастотный вибратор, включающий цилиндрическую обойму с внутренней беговой дорожкой, в которой размещен с возможностью радиального перемещения шарик, снабжен управляемым источником импульсного тока, а также силовой обмоткой и датчиком положения шарика, размещенн и на цилиндрической обойме и подключенными соответственно к выход и входу управляемого источника импульсного тока.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого вибратора.

Устройство содержит цилиндрическую обойму 1, изготовленную из немагнитного материала (например титана) , шарик 2, внутреннее ограничительное кольцо 3 (также из немагнитного материала) и две боковые крышки 4, которые предназначены для исключения возможности выпадания шарик при пусках и остановках вибратора, а также возможности попадания внутрь вибратора посторонних предметов, силовую обмотку 5, намотанную непосредственно на обойму 1 и ограничительное кольцо 3, источник б импульсного тока, подача импульсов от которого осуществляется при помощи датчика 7 положения шарика, выполненного, например, в виде катушки индуктивности. Через волновод 8 колебания передаются к технологическому аппарату 9.

Вибратор работает следующим образом.

При включении источника 6 импульсного тока по силовой обмотке 5 проходит мощный импульс тока, в результате чего возникает имдульсное электромагнитное поле, вызывающее вихревые токи в шарике 2. Взаимодействие

импульсного магнитного поля силовой обмотки 5 и электромагнитного поля, создаваемого вихревым током в шарике 2, приводит к мощному силовому импульсу, прикладываемому к шарику 2 и направленному в середину обмотки 5 Под действием этой силы шарик втягивается в обмотку 5 и за счет инерционных сил делает оборот по внутренней дорОжке обоймы 1.Как только шарик входит в датчик 7, последний выдает 1сигнал на подачу следующего импульса от источника б импульсного тока. Далее процесс повторяется автоматически, при этом скорость шарика увеличива;ется и ее максимальное значение определяется предельной частотой срабатывания импульсного источника тока (например, тиристора), достигая 25 кГц, что по крайней мере на порядок выше всех известных конструкций. При вращении шарика 2 в обойме 1 возникают огромные центробежные силы инерции, приводящие к высокочастотной вибрации обоймы, которая посредством волновода 8 передается на металлоконструкцию технологического аппарата 9.

о

При создании мощных вибраторов на обойме, имеющей значительные размеры, можно располагать .несколько ускоряющих катушек с таким же числом датчиков.

В предлагаемой конструкции вибратора шарик подвергается только трению качения, что повышает надежность работы вибратора в це.лом; появляются возможности создания вибраторов практически, любой мощности, плавного регулирования частоты и амплитуды колебаний, возбуждаемых в обойме, автоматизация технологических процессов; повышается КПД и расширяется частотный диапазон создаваемых вибраций.

Наиболее эффективно предлагаемый вибратор работает в металлургии, химической промышленности и в теплоэнергетике.

Формула изобретения

Высокочастотный вибратор, включающий цилиндрическую обойму с внутренней беговой дорожкой, в которой размещен с возможностью перемещения шарик, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности и расширения частотного диапазона создаваемых вибраций, он снабжен управляемым источником импульсного тока, а также силовой обмоткой и датчиком положения шарика, размещенными на цилиндрической обойме и подключенными соответственно к выходу и входу управляемого источника импульсного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Сварка

3.Патент США . 2829529, кл. 74-87, 1961 (прототип).