CN201020440Y - 一种弯曲振动式超声棒 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种弯曲振动式超声棒，包括金属振棒、变幅杆、超声换能器、前置功能杆头，其中金属振棒的一端与前置功能杆头相连接，其特点是在金属振棒上设置换能器组件，换能器组件通过变幅杆固定在金属振棒中心波节点位置上或金属振棒顶部位置。金属振棒的长度与换能器组件的长度相同，均为1个波长，在金属振棒中心波节点位置可设置由多个换能器组件构成的换能器组合。本实用新型超声棒能大幅度提升换能器超声功率，多方面优化功能效应，十分有利于规模生产应用，有利于降低成本。本超声棒可灵活应用于不同规模的超声焊接、超声常温防爆干燥、超声匀化、超声分散、超声动植物有效成份提取、超声促进结晶、超声防垢除垢、超声乳化及超声清洗等多个领域。

Description

一种弯曲振动式超声棒

技术领域

本实用新型涉及一种超声振动装置，特别是一种弯曲振动式超声棒，是对传统超声提取等超声化学装置的改革创新，属机电超声技术领域。

背景技术

由于超声波独具的优良的物理特性，能促使动植物细胞组织消晶、溶胀、破壁、膜组织透过能力提高，对动植物有效成份抽提效率提高等，因此超、声技术的应用也十分广泛。例如超声清洗、超声焊接、促使物料破乳或消晶、液相及浆料体系物料的细化、均匀混合、超声提取、超声破碎、超声乳化、超声酒类陈化等。随着农业生产中超声使用的增多，人们设计出各种超声应用设备，例如现有用于清洗、焊接的超声装置，均只利用超声换能器或就在换能器的前置端加配一个变幅杆，作为单支换能系统或多支布阵应用，生产上十分需要在有限的面积空间中扩大功率效果。现时传统的超声换能装置，由于其结构组合上的缺陷，难于将换能器固有功率大幅度提升，从而限制了功能优化发挥，阻碍了生产规模进展，也在某种程度上阻碍了超声技术在超声化学、超声焊接等领域的应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种弯曲振动式超声棒，通过结构上的改造和创新及振动模式的选择，能大幅度地提升换能器的固有功率，多方面优化功能效应，可灵活应用于不同规模的超声焊接、超声常温防爆干燥、超声分散、超声动植物有效成份提取、超声乳化及清洗等领域中，效果显著。

本实用新型所采取的技术方案：

一种弯曲振动式超声棒，包括金属振棒、变幅杆、换能器、前置功能杆头，其中金属振棒的一端与前置功能杆头相连接，其特征是在金属振棒上设置换能器组件，换能器组件通过变幅杆固定在金属振棒中心波节点位置或金属振棒顶端位置。

所述的换能器组件包括换能器、变幅杆、换能器前置块与变幅杆后端面相连接，变幅杆的前端面与金属振棒专制面相连接，换能器通过传输线与超声发生器相连接。

所述的金属振棒的长度为1入波长(适效应配比波长)，直径≤1/4入波长，金属振棒中心波节点位于金属棒的1/2入波长处，即金属棒长度的中点处。金属振棒的横截面可呈正方形、矩形、多边形、圆形等几何形状的实心棒或空心棒。

所述的超声换能器组件的长度为1入波长(适效应配比波长)，即换能器与变幅杆结合的长度为1入波长。

所述换能器组件设置在金属振棒中心波节点专制平面或在棒顶部平面，在金属振棒中心波节点处相连接的换能器组件的中心轴线与金属振棒轴线相垂直，在金属振棒顶部相连接的换能器组件的中心轴线与金属振棒轴线延长线相重合。

在金属振棒中心波节点位置上可设置1个或1个以上的换能器组件，并构成换能器组合，换能器组合中各换能器组件中心轴线相垂直或互相处于同一纵轴重合方向上，并处同一平面上，各换能器组件中心轴线也与金属振棒轴线互相垂直。

本发明弯曲振动式超声棒，分为几种结构形式：

在金属振棒中心波节点处连接超声换能器组件；

在金属振棒中心波节点处及棒顶部均连接有超声换能组件；

在金属振棒中心波节点处连接二个或二个以上的超声换能器组件构成换能器组合。

本实用新型的特点：

1、大幅度提升换能器超声功率，多方面优化功能效应，十分有利于规模生产应用，有利于降低成本；

2、可灵活应用于不同规模的超声焊接、超声常温防爆干燥、超声匀化、超声分散、超声动植物有效成份提取、超声促进结晶、超声防垢除垢、超声乳化及超声清洗与超声焊接等多个领域；

3、结构新颖、合理、牢固、效率高、使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型弯曲振动式超声棒结构示意图(单振子)；

图2为本实用新型弯曲振动式超声棒结构示意图(双振子)；

图3为本实用新型弯曲振动式超声棒结构示意图(双振子)；

图4为本实用新型弯曲振动式超声棒结构示意图(三振子)；

图5为本实用新型弯曲振动式超声棒结构示意图(四振子)；

图6为本实用新型弯曲振动式超声棒结构示意图(五振子)；

图7为本实用新型弯曲振动式超声棒应用示意图。

具体实施方式

如图1～7所示，图1和图2表示出单、双振子弯曲振动超声棒的两种较有代表性超声振棒形式。

在图1中，超声换能器1与变幅杆2结合成一波长(1入)的换能器组件A，它垂直于扩功率前置金属振棒3，通过变幅杆2的前端面，紧密地吻接于3的中心波节点Q位的一专制平面处；扩功率前置金属振棒3的长度正好一波长(1入)，其棒中心点Q正好是半波(1/2入)波节位，就圆棒言，其直径在￠≤1/4入范围，根据需要可将扩功率前置金属振棒3制成截面积为正方棒、矩形棒、多边棒等形式；扩功率前置金属振棒3与超声前置功能杆头5相连接，其中棒一端面设有螺线孔6，可通过接驳螺杆与金属振棒3的前端面连结于接触面4，令3、5棒杆的中心纵轴严密处于一条走向直线上；

在图2中，超声换能器主体组件及其组合方式、尺寸参数均与图1中所示雷同，在这基础上，再添加一个换能器组件A1，换能器1-1与变幅杆2-1组合成1个波长(1入)的换能器组件A1，其变幅杆2-1前端面与扩功率前置金属振棒3的后端面紧密吻合于7，并同处于棒杆中心纵轴上，令A、A1两换能器组件互相垂直，同时紧密吻接于扩功率前置金属棒3上，二处紧接面Q和7之间的距离为二分之一波长(1/2入)。无论是图1或图2中的超声波换能器组合与扩功率前置金属振棒3的紧密接合方式，可以采用机械力紧紧压贴或采用接驳螺杆将两者之间紧密连结。

图3～图6等四个示意图，表示出多振子弯曲振动超声棒的四种超声振棒形式。

在图3中，主体组件及其组合方式、尺寸参数均与上述图1所示雷同，在这基础上，再添加换能器组件A2，此A2为超声换能器1-2与变幅轩2-2组合的1个波长(1入)的换能器组件，其变幅杆2-2的前端面与扩功率前置金属振棒3的中心波节点Q，处在一个专制平面紧密吻接，令A1、A2两换能器组件同处一中心轴方向上，同时紧密吻接3的Q处，并同时垂直于扩功率前置金属振棒3。

在图4中，主体组件及其组合方式、尺寸参数均与上述图2和图3所示的综合组合雷同。组构成一共有三个超声换能器组件，即A1、A2、A3，其中A3的变幅杆2-3前端面与振棒3一端面成轴纵向紧密连接于接触面7上，令A3与同轴向的换能器组件A1、A2互相垂直。

图5和图6，分别是扩功率前置金属振棒3与超声前置功能杆头5中心纵轴方向组成的延伸，同眼睛看的直接视线构成同一纵轴方向的示意图。图5、图6所示各有同时垂直于棒3四个超声换能器组件A1、A2、A3，A4，它们的变幅杆前端面均紧密吻接于棒3中心节点Q处的四个专制平面上，有双对超声换能器组件分别构成纵轴方向直线，另互旁两超声换能器组件之间构成互相垂直关系。图6所示除具有A1、A2、A3、A4之外还有A5共有五个超声换能器组件的综合功能系统，其主体组件尺寸参数和组构方式均与前诸项阐述雷同。

经综合经对图1～6共六个视图所示的阐述，已全面具体描述了本发明弯曲振动式超声棒的组构与关键参数特征，已明确述清本发明技术方案的实现途径。

本实用新型弯曲振动式超声棒，其超声棒指的是扩功率前置金属振棒3和超声前置功能杆头5的组合成杆棒状的特性，其棒可以是实芯棒、可以是空芯棒、可以是部分实芯而部分空芯的棒，制成成何种状况，应以生产实际需要而为，有的需要产生纵向波，有的需要产生横向波，有的需要纵向与横向波配比共存，有的需要超声作用的液相流动等等，可依需要而设制。由于设制的需要，3、5两杆棒原接驳螺杆连接端面4的接驳螺杆，可以改成3、5两杆棒直接由它们之间内外螺杆孔关系连接方式实现连接。

在本实用新型中，适当调整组构中超声换能器的频率、变幅杆的结构参数形状等，可以将超声频率制作成10KHZ至100KHZ之间的各级频率值，其独个单支组件系统的功率可以制作成10W至10KW之间的功率值，用以适应生产及规模大小的需要。

本实用新型的多振子弯曲振动超声棒，主要能产生较明显强大功率的横波(如图3所示)，若将超声前置功能杆头5插入被作用的液相物料体系中，根据生产需要，可有效地进行均化、分散、动植物有效成份提取、防垢除垢、乳化及清洗等空化效应作用。

又如上述图1与图2所示的分别为单、双振子弯曲振动超声棒，主要能分别产生较明显强大功率的横波和纵波，若将其装设于超声挤塑的塑料加工及管道浆料流体的挤压输送生产，效果显著。在图7中，将传统的一分二挤塑道M分流于壁外的位置8上，设置一个适中大小凹装位9；将本发明弯曲振动式超声棒的扩功率前置金属振棒3前端面紧密地装插入9处(这里的挤塑管道M分流壁外的8，取代了原结构中的超声前置功能杆头5)，令超声系统的扩功率前置金属振棒3所产生发射的纵向波，通过管道分流处刚性材料强有力地作用于管内流动物料，可令浆料流动优化、畅顺、减阻、加速、均匀、塑质成材揉细、克服脆性、节能。

若将本实用新型应用于焊接，将会发挥大功率的超声焊接优势，从而拓展出一个崭新的超声焊接前沿课题，前程可观。

Claims (7)

1.一种弯曲振动式超声棒，包括金属振棒、变幅杆、换能器、前置功能杆头，其中金属振棒的一端与前置功能杆头相连接，其特征是在金属振棒上设置换能器组件，换能器组件通过变幅杆固定在金属振棒中心波节点位置上或金属振棒顶端位置。

2.根据权利要求1所述的一种弯曲振动式超声棒，其特征是换能器组件包括换能器、变幅杆、换能器前置块与变幅杆的后端面相连接，变幅杆的前端面与金属振棒相连接，换能器通过传输线与超声发生器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种弯曲振动式超声棒，其特征是金属振棒的长度为1入波长，金属振棒直径≤1/4入波长，金属振棒中心波节点位于金属棒的1/2入波长处，即金属棒长度的中点处。

4.根据权利要求1所述的一种弯曲振动式超声棒，其特征是超声换能器组件的长度为1入波长，即换能器与变幅杆结合的长度为1个波长。

5.根据权利要求1所述的一种弯曲振动式超声棒，其特征是金属振棒的横截面可呈正方形、矩形、多边形、圆形几何形状的实心棒或空心棒。

6.根据权利要求1所述的一种弯曲振动式超声棒，其特征是在棒中心波节点相连接的换能器组件的中心轴线与金属振棒轴线相垂直，在金属振棒顶部相连接的换能器组件的中心轴线与金属振棒轴线延长线相重合。

7.根据权利要求1所述的一种弯曲振动式超声棒，其特征是在金属振棒中心波节点位置上可以设置1个以上的换能器组件，构成换能器组合，各换能器组件中心轴线处于同一平面且相互垂直或互相处于同一纵轴重合方向上，各换能器组件中心轴线也与金属振棒轴线相垂直。

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