УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области ультразвуковой техники и может быть использована при конструировании ультразвуковых колебательных систем технологического назначения, в частности в области деревообработки.
Известно ультразвуковое устройство по патенту РФ №2185896, МПК В 06 В 1/06. Ультразвуковое устройство, содержит преобразователь, концентратор, волновод изгибных колебаний в виде узкой пластины, установленной перпендикулярно продольной оси концентратора, и набор продольных волноводов, жестко скрепленных с изгибным волноводом. Два волновода продольных колебаний закреплены на концах изгибного волновода, один - соосно с концентратором, а остальные установлены перпендикулярно плоскости изгибного волновода в пучностях колебаний последнего. Известное устройство позволяет повысить производительность технологического процесса, а также уменьшить энергетические затраты при его проведении.
Известное ультразвуковое устройство является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению и выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Недостатками известного ультразвукового устройства являются:
- низкая технологичность конструкции с точки зрения изготовления и переналадки, так как при изменении характера технологического процесса требуется изготовление нового устройства;
- трудность точной установки продольных волноводов в пучностях изгибных колебаний, поскольку положение пучностей меняется при работе устройства в зависимости от нагрева волноводов, нагрузки и т.д.;
- отсутствие возможности подстройки волноводов на резонансную частоту;
- сложность обеспечения хорошего акустического контакта между звеньями устройства для снижения потерь мощности (увеличения КПД), так как необходимо обеспечить очень высокую чистоту обработки и строгую перпендикулярность сопрягаемых поверхностей;
Техническим результатом использования полезной модели является повышение технологичности изготовления и эксплуатации, обеспечение возможности регулирования параметров в процессе работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в ультразвуковом устройстве, содержащем преобразователь, концентратор, волновод изгибных колебаний, установленный перпендикулярно продольной оси концентратора и волноводы продольных колебаний, установленные на изгибном волноводе перпендикулярно его продольной оси, согласно полезной модели, оно снабжено средством натяжения волноводов продольных колебаний, изгибный волновод выполнен в виде стержня, между волноводами продольных колебаний размещены регулировочные прокладки, при этом волноводы продольных колебаний и регулировочные прокладки закреплены на изгибном волноводе с помощью разъемного соединения.
Кроме того, средство натяжения волноводов продольных колебаний выполнено в виде дополнительного стержня, расположенного параллельно изгибному волноводу и связанного с приводом натяжения.
Указанное выполнение устройства повышает технологичность его изготовления и эксплуатации, обеспечивает возможность регулирования параметров в процессе работы:
- за счет отсутствия высоких требований к чистоте обработки и более простого обеспечения перпендикулярности сопрягаемых поверхностей;
- более простого обеспечения надежного акустического контакта
между звеньями (концентратором, волноводом изгибных колебаний и продольными волноводами).
В заявляемой полезной модели волноводы продольных колебаний устанавливаются в произвольных точках изгибного волновода, в них возможно возникновение продольных и изгибных колебаний, положение волноводов продольных колебаний, управление колебаниями и подстройка в резонанс по изгибным колебаниям осуществляется регулировочными прокладками определенной формы с их зажатием с помощью разъемного соединения и натяжением волноводов. Последнее также обеспечивает более хороший акустический контакт между звеньями.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен общий вид устройства.
Устройство содержит преобразователь 1, концентратор 2, волновод изгибных колебаний 3, выполненный в виде стержня, набор волноводов продольных колебаний 4 установленных перпендикулярно плоскости изгибного волновода 3 в произвольных местах, дополнительный (натяжной) стержень 5, набор регулировочных прокладок 6 и зажимные гайки 7. Все звенья волновода являются самостоятельными деталями, установлены на посадках с зазором, тем самым устройство представляет конструкцию, легкую для сборки/разборки. Привод натяжения, связанный с дополнительным стержнем 5, на чертеже не показан.
По сути, заявляемая полезная модель предназначена для использования в качестве пильной рамы для обработки древесины, в которой в качестве волноводов продольных колебаний используются пилы.
Устройство работает следующим образом.
При подаче на обмотку возбуждения (на чертеже не показана) преобразователя 1 тока высокой частоты, в нем возникают продольные упругие колебания, которые посредством концентратора 2 усиливаются и передаются на волновод изгибных колебаний 3 в виде стержня, в котором продольные колебания преобразуются в изгибные и трансформируются к
волноводам 4. Волноводы 4 могут устанавливаться в произвольных точках изгибного волновода применительно к конкретному технологическому процессу. При установке волноводов 4 в пучностях изгибных колебаний волновода 3 в них возникают только продольные волны, а при установке в любых других точках - продольные и изгибные. Для настройки волноводов 4 в резонанс по продольным колебаниям необходимо расчетным и экспериментальным путем подобрать их геометрические размеры, а для настройки в резонанс по изгибным колебаниям можно дополнительно использовать растягивающее усилие, передаваемое через натяжной стержень 5. Кроме того, путем натяжения выбираются зазоры в соединениях звеньев устройства, и обеспечивается хороший акустический контакт. Точное положение волноводов 4 обеспечивается установкой регулировочных прокладок 6 с зажимом гайками 7. Выбирая форму и размеры торцовой поверхности прокладок 6, а также усилие зажима гайками 7 можно оказывать влияние на распространение продольных и изгибных и колебаний по волноводам 4.
Таким образом, получено устройство с несколькими волноводами продольных колебаний, для которых не требуется отдельных источников возбуждения (ультразвуковые генераторы, преобразователи), и в котором обеспечен хороший акустический контакт между звеньями и простота изготовления, сборки/разборки и переналадки конструкции. Использование заявляемого устройства в качестве пильной рамы повышает эффективность процесса пиления древесины.
В настоящее время заявителем изготовлен опытный образец устройства. Предварительные испытания показали его высокую эффективность.