Установка для ультразвуковой обработки материалов Советский патент 1982 года по МПК B06B1/00 

1

Изобретение относится к ультраэвуко вой технике и предназначено для работы в ультразвуковых технологических установках в различных отраслях народного хозяйства.

Известна ультразвуковая техиологичеокая установка, содержащая гейератор ультразвуковой частоты, электромеханичеокий преобразователь с волноводом, фазосдвигающую цепь и электромеханический ,Q датчик обратной связи, причем катушка датчика установлена вблизи рабочего конца волновода l ljОднако в этой установке рабочее пространство инструмента ограничено иэ-за J5 расположения катушки датчика обратной связи в непосредственной близости от рабочего конца инструмента. Кроме того, при смене инструмента необходима повторная настройка установки.20

Известна ультразвуковая установка, содержащая ультразвуковой генератор, мостовую схему выделения на основе дифференциального трансформатора, в одно

из плеч которого включен электромехани :ческий преобразователь, а выход мостовой схемы подключен к ультразвуковому генератору 2.

Недостатком такой установки является необходимость в точной настройке мос товой схемы, узкий диапазон автоматического регулирования, (так как элемент компенсации имеет постоянную величину и компенсирует электрическую составляющую преобразователя только в небольшом частотном диапазоне) и необходимость в дополнительной настройке схемы при смене инструментов преобразователя.

Известна ультразвуковая технологичеокая установка - ультразвуковой диспергатор, содержащая ультразвуковой генератор с акустической системой на выходе, содержащей магнитострикционный преобразователь с катушкой обратной связи, соединенной через блок управления с генератором, и волноводную систему с фланцем для крепления в узле продольных колебаний акустической системы , причем катушка обратной связи расположена на дополните шном магнитострикционном пакете с обмоткой, установленном между двумя основными пакетами З. Недостатком такой установки является низкий КПД, обусловленный невозмож ну ностью обеспечения высокой точности авто матического регулирования. Это связано прежде всего с искажением формь сигнала обратной связи, зависящем от точности pacпoлoжeния дополнительного пакета меж ду основными пакетами. Низкая точность работы системы, а иногда и полный срыв . ее работы, обусловленные искажением фор мы сигнала обратной связи, приводят к нестабильности параметров технологического процесса, что снижает 1{ачество обра ботки. Отрицательно сказываются также на качество обработки резонансные свойства дополнительного пакета обратной свя аи, в большинстве случаев отличающиеся от свойств акустической системы (несоответствие амплитуды и формы механических колебаний акустической системы и сигнала обратной связи). Наиболее близкой к предлагаемому по техЕичес сой сущности является ультразвуковая установка для ультразвуковой обработки материалов, содержащая ультразвуковой генератор с подключенной к его выходу акустической колебательной системой, включающей магнитострикционный преобразователь, волноводную систему с фланцем крепле{гая и катушку обратной связи, подключенную через блок управ ления ко входу ультразвукового генератора, причем катушка обратной связи расположена поверх обмотки возбуждения маг нитострикдионного преобразователя 4J. Недостатком угсазанного устройства явЛяется низкий КПД, что связано прежде всего с искаже1гаем формы сигнала обратной связи, отрицательно влияющего на точ ность подстройки рабочей частоты всей системы. Цель изобретения - повышение КПД установки путем увел 1чения точности подстройки рабочей частоты. Поставленная цель достигается тем, ч что в установке для ультразвуковой обработки материалов, содержащей ультра звуковой генератор с подключенной к его выходу акустической колебательной системой, включающей магнитострикционный преобразователь, волноводную систему с фланцем крепления и катушку обратной связи, подключенную через блок управления ко входу ультразвукового генератора во фпанне крепления соосно волноводной истеме выполнена кольцевая канавка, а атушка обратной связи размеще1ш внутри ольцевой канавки, причем катушка обратной связи установлена в кольцевой ка- иавке с возможностью перемеще шя вдоль оси волноводной системы. На чертеже изображена блок-схема установки. Установка содержит ультразвуковой генератор 1 с акустической колебательной системой 2 на выходе, включающей маг- нитострикционный преобразователь 3 с катушкой 4 обратной связи, соединенной через блок 5 управления с генератором 1, и волноводную систему 6 с фланцем крепле шя 7. Катущка 4 размещена в кольцевой канавке 8 фланца 7 соосно волноводной системе 6. Возможность осевого перемешешш катушки 4 как это показано на чертеже, может быть обеспечена, например, следующим образом: катушка 4 размещена на двухступенчатой гайке 9, причем гайка 9 и поверхность большего диаметра кольцевой канавки 8 имеют резьбу. Для увеличения хода перемещения фланец снабжен кольцевым выступом 10. Установка работает следующим образом. При включении ультразвукового генератора 1 электрический сигнал ультразвуковой частоты преобразуется в механические колебания магнитострикционного преобразователя 3. Механические колебания передаются от пакета матнитострикционного преобразователя 3 посредством волноводной системы 6 в зону обработки. Вся акустическая система 2, состоящая из магнитострикционного преобразователя 3 и волноводной системы 6, является резонансной и на частоте механического резонанса имеет наибольший КПД преобразования электрической энергии в механичеокую. Если ультразвуковой генератор 1 настроен на эту частоту, то КПД всей установки наибольший. В течение технологического процесса резонансная частота и амплитуда механических колебаний акустической системы 2 меняются вследствие действия различных дестабилизирующих факторов, таких как повышение Температуры, износ инструмента, изменение реакции технологической нагрузки и т. д., что ведет к рассогласованию генератора 1 и акустической системы 2, а следовательно, к с.нижению КПД и дестабилизации параметров технологического процесса. В катушке 4 обратной связи наводится ЭДС, пропорциональная механическим колебаниям волноводной системы по амплитуде, в с фазой, равной фазе этих механических колебаний. На чертеже кривыми а и б показаны соответственно мгновенные значения механической амплиту цы продольных и поперечных колебаний волноводной систе мы 6. Как видно из чертежа, в месте расположения катушки 4 обратной связи имеет место пучность поперечных колебаний , °т. е. полезный сигнал, наводящий В катушке ЭДС механических колебаний максимален, а разностный поток рассе вания от стержней преобразователя 3 мало влияет на полезный сигнал, т. е. в данном случае отношение сигнала (шум максимально). Катушка 4 использует энергию поперечных колебаний, которая расходуется на радиальные колебания фла ца. Таким образом в катушке наводится ЭДС, обусловленная только механическими колебаниями поверхности кольцевой канавки фланца, что повышает качество сигнала обратной связи и соответственно точность настройки ультразвуковой установки блоком 5 управления. С помощью гайки 9 можно изменить амплитуду сигнала обратной связи, что позволяет лучше согласовать систему с генератором. Таким офазом, предлагаемая установка повышает КГЩ и качество обработки за счет повышения точности и надежности системы автоматического регулирования, определяемого степенью соответствия параметров сигнала обратной свя зи механическим параметрам акустическо системы, являющимся в свою очередь, параметрами технологического процесса. Формула изобретения 1. Установка для ультразвуковой о&работки материалов, содержащая ультразвуковой генератор с подключенной к его выходу акустической колебательной системой, включающей магнит ост рикционны и преобразователь, волноводную систему с фланцем крепления и катушку обратной связи, подключенную через блок управле ния к входу ультразвукового генератора, отличающаяся тем, что, с целью повышения КОД путем увеличения точности подстройки рабочей частоты, во фланце крепления соосно волноводной системе выполнена кольцевая канавка, а катушка обратной связи размешена внутри кольцевой канавки. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что катушка обратной связи установлена в кольцевой канавке с возможностью перемещения вдоль оси волноводной системы, , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 518238, кл. В Об В 1/D2, 1975. 2.Келлер O.K. и др. Ультразвуковая очистка. Л., Машиностроение, 1977, с. 18О. 3.Гершгал Д. А. и др., Ультразвуко вая аппаратура, М.-Л,,Энергия, 1967, с. 146. 4.Головин В. М. и др. Универсальная ультразвуковая установка для микросварки. Электронная промышленность 1978, № 6, с. 34-36 (прототип).