Излучатель брука Советский патент 1981 года по МПК H04R17/00 

(54) ИЗЛУЧАТЕЛЬ БРУКА

I

Изобретение относится к области технической акустики и может найти применение в ультразвуковой технике при проектировании мощных ультразвуковых излучателей, работающих в напряженном режиме.

Известен стержневой пьезокерамический преобразователь, содержащий корпус, в котором размещена колебательная система, состоящая из излучающей (приемной) накладки, пьезокерамического пакета, склеенного из отдельных элементов, и тыльной накладки l J.

Однако этот излучатель недостаточно прочен.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стержневой пьезокерамический излучатель, содержащий пьезокерамический пакет, из.лучаю1цую и тыльную накладки, стянутые армирующей шпилькой 23.

Однако этот излучатель не защищен от перегрева при работе на предельных мощностях. о

Цель изобретения - предохранение излучателя от перегрева при работе.

Поставленная цель достигается тем, что в тыльной накладке выполнена полость, которая частично заполнена твердым сплавом, имеющим температуру плавления ниже допустимой температуры

10 нагрева излучателя.

На фиг. 1 представлен стержневой пьезокерамический излучатель.

Излучатель сюдержит корпус 1, в JJ котором расположена колебательная систама, состоящая из излучающей накла дки 2, тьшьной накладки 3 и пьезокерамического пакета 4. Акустическая развязка излучающей накладки от корпуса выполнена резиновой проклад20кой 5, обеспечивающей герметичность этого места соединения. В центральной части пьезокерамического пакета установлена армирующая стяжка 6, на ко3торую навернута с натягом гайка 7. Для обеспечения центрирования армирующего усилия, под гайкой расположена сферическая шайба 8. Тьтьная накладка имеет внутреннюю геометри ческую полость 9, которая преимущественно заполнена твердым легкоплавким сплавом, например, сплавом Вуда имеющим температуру плавления 70°С. Легкоплавкий сплав заполняет внутрен нюю полость тьшьной накладки только частично, другая часть этой полости заполнена газом. Процентное содержание между этими частями устанавливается эксперементально в зависимоети от того, какое положение будет за нимать преобразователь при эксплуата ции (при вертикальном положении излучателя соотношение между объемом сплава и газовой полостью может быть примерно 30:1). По наружной поверхности пьезокерамического пакета навита с натягом стеклонить 10, образующая оболочку, внутри которой выполнен электрический монтаж пьезокерамического пакета (не показан). К корпусу излучателя герметично при соединен штепсельный разьем 11, обеспечивающий электропитание излучателя .. Излучатель работает следующим об разом. При работе излучателя происходит разогрев пьезокерамики. Благодаря имеющемуся теплоотводу, часть тепла отводится от пьезокерамики. Однако теплоотвод от нее крайне затруднен, так как этому препятствуют различные факторы, в том числе малая тепл проводность керамики, наличие оболо ки из стеклонити, большое сопротивление теплоотводу через излучающую накладку малой площади соприкосновения ее с пьезокерамикой, боль шое сопротивление теплоотводу через тьшьнуто накладку и центральную стяж ку. В этих условиях самой разогретой частью излучателя становится тыльна накладка и прилегающая к ней часть пьезокерамики. В предлагаемом излучателе предохранение пьезокерамики от перегрева осуществляется автоматически следующим образом. При нагреве тыльной накладки до температурй плавления легкоплавкого сплава +70 С, последний начинает плавиться и постепенно приобретает жидкое агрегатное состояние. В такКОМ виде излучатель автоматически изменяет свою резонансную частоту и переходит в режим работы, не совпадающий с его резонансной частотой. Поэтому он уже не нагревается. После того как он остынет, сплав тоже остынет и затвердеет, излучатель снова будет иметь прежнюю собственную реЭонансную частоту и, если в это время генератор его возбуждает на. этой частоте, излучатель вновь заработает в режиме резонанса, пока не нагреется сплав и не уведет его резонанс, -. Таким образом, работа предлагаемого излучателя основана на том, что при превращении части тыльной накладки из твердого состояния в жидкое, резонансная частота излучателя изменяется и йе совпадает с возбзпкдаемой резонансной частотой генератора; при таком режиме излучатель работает не на резонансе, т .е. с малыми амплитудами, и поэтому его пьезокерамика нагревается значительно меньше. Последнее позволит охладиться тьшьной накладке, что приведет к затвердеванию сплава, играющего роль плавкого акустического Предохранителя. Преобразователь вновь преобретает прежнюю резонансную частоту. Учитывая, что процесс плавления сплава происходит с поглощением тепла, определяемого количеством тепла, необходимого для расплавления данного количества материала (скрытой теплотой плавления), а процесс отвердевани}, с выделением некоторого количества тепла, излучатель некоторое время будет ра,,ботать в режиме, позволяющем охладиться пье- зокерамике. Предлагаемая конструкция излучателя автоматически обеспечивает отсутствие перегрева пьезокерамики при работе излучателя в напряженном режиме излучения. Предлагаемое устройство выгодно использовать для стержневых пьезокерамических излучателей с малой шириной резонансной полосы, так как в этом случае снижение эффективности работы излучателя наблюдается при меньшем уходе резонансной частоты, что потребует относительно меньшего соотношения между массой тыльной накладки и массой плавкого предохранителя . Практическое осуществление предлагаемого технического решения трудностей не вызьшает, так как больший