УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ULTRASONIC TRANSDUCER

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть использовано при конструировании ультразвуковых колебательных систем технологического назначения, например таких, как устройства для очистки (ультразвуковые ванны), диспергирования, гомогенизации, эмульгирования веществ.
Известен ультразвуковой преобразователь, преимущественно для ванн ультразвуковой очистки, состоящий из диафрагмы, в пучностях изгибных колебаний которой прикреплены электромеханические двигатели, и который снабжен дополнительными электромеханическими двигателями, закрепленными на диафрагме между пучностями изгибных колебаний в местах совпадения амплитуды изгибных колебаний диафрагмы с величиной смещения дополнительных электромеханических двигателей. (А.С. СССР №603433, кл. В06В 1/02, В08В 3/12, бюл. №15, 1978 г.)
К недостаткам известного ультразвукового преобразователя относится низкий коэффициент полезного действия.
Задача, решаемая изобретением, - повышение коэффициента полезного действия.
Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой преобразователь, содержащий диафрагму, в пучностях изгибных колебаний которой прикреплены электромеханические двигатели, имеет диафрагму, выполненную из титанового сплава и с утолщениями в виде усеченных конусов с конусностью, равной 1:0,061 в местах крепления электромеханических двигателей, а также установленные между электромеханическими двигателями и диафрагмой согласующие элементы с уплотнениями.
Выполнение диафрагмы из титанового сплава с утолщениями в виде усеченных конусов с конусностью, равной 1:0,061 в местах крепления электромеханических двигателей, и установка между электромеханическими двигателями и диафрагмой согласующих элементов с уплотнениями позволяет ультразвуковому преобразователю повысить коэффициент полезного действия.
На фиг.1 изображен общий вид ультразвукового преобразователя; на фиг.2 изображено сечение в месте крепления электромеханического двигателя к диафрагме.
Ультразвуковой преобразователь содержит диафрагму 1, электромеханические двигатели 2, утолщение диафрагмы в виде усеченного конуса 3, согласующий элемент 4, уплотнение 5.
Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.
При подаче на обмотки возбуждения электромеханических двигателей 2 тока высокой частоты в них возникают упругие продольные колебания, которые передаются на диафрагму 1. Диафрагма 1 излучает во внешнюю среду продольные колебания, которые концентрируются на диафрагме кратно λ/4, где λ - длина волны возбуждаемых в диафрагме изгибных колебаний. Часть продольных колебаний в местах крепления электромеханических двигателей 2, имеющих утолщения диафрагмы в виде усеченного конуса 3 с конусностью, равной 1:0,061, преобразуются в изгибные колебания за счет уменьшения ее жесткости. Применение диафрагмы 1 из титанового сплава снижает потери акустической энергии на нагрев. Установка между электромеханическими двигателями 2 и диафрагмой 1 согласующих элементов 4 с уплотнениями 5 позволяет получить надежный акустический контакт электромеханических двигателей 2 с диафрагмой 1 и обеспечить согласование с нагрузкой для создания более однородного акустического поля. Применение согласующих элементов 4 с уплотнениями 5 дает возможность заменять вышедшие из строя электромеханические двигатели 2 и осуществлять настройку нагрузки без демонтажа ультразвукового преобразователя.
Выполнение диафрагмы из титанового сплава с утолщениями в виде усеченных конусов с конусностью, равной 1:0,061, в местах прикрепления электромеханических двигателей и установка между электромеханическими двигателями и диафрагмой согласующих элементов с уплотнениями позволяет ультразвуковому преобразователю повысить коэффициент полезного действия практически на 30%.
Указанная конструкция ультразвукового преобразователя позволяет получить высокую эффективность технологического процесса за счет создания более однородного акустического поля.