CN216749287U - 一种低频大功率圆环发射换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低频大功率圆环发射换能器，包括水密电缆头，所述水密电缆上安装有上密封板，上密封板安装在上法兰上，上法兰上安装有镶拼陶瓷圆环，镶拼陶瓷圆环上安装有去耦垫圈若干，镶拼陶瓷圆环内部设有定位支撑杆若干，镶拼陶瓷圆环一端安装有上法兰，另一端安装有下法兰，下法兰上安装有下密封板。本实用新型与现有技术相比的优点在于：采用简单的结构间将镶拼陶瓷圆环叠装成阵，结构简单，工艺可靠，电声效率高、能够实现水平全向，垂直大孔径辐射性能，具备在垂直方向上一定波束偏转能力。具有一个较大的内腔空间，可用于放置电路器件。上法兰、下法兰设置有密封沟槽与安装螺纹孔，方便与其他设备连接。

Description

一种低频大功率圆环发射换能器

技术领域

本实用新型涉及发射换能器技术领域，尤其是指一种低频大功率圆环发射换能器。

背景技术

水声换能器是声呐探测设备的核心部件，承担着信号产生与接收的使命，对水声探测功能的实现、性能的提升具有举足轻重的作用。近年来，声呐主动探测已成为水下探测的重要方式，安静型隐身目标的出现，提高低频宽带换能器的发射声功率显得尤为重要，频率越低，陶瓷的功率容量越小，要想增加发射换能器的功率，就必须增加压电陶瓷的体积，使用多个换能器组合成阵是现有常用的方式。换能器组合成阵主要有两种方式：一是将换能器装配完成后单独进行灌封，再将换能器使用结构件装配成换能器；二是采用将换能器基阵整体装配完成后进行灌注。低频换能器使用第一种组阵方式较多，高频换能器使用第二种组阵方式较多。大功率工作的低频换能器基阵能够具备较小几何尺寸，具有非常重要的现实意义，目前在研的吊放声呐和声呐浮标就是这种换能器的典型应用。吊放探潜声呐和声呐浮标为了提高探测效率通常在水平方向上需要全向发射，垂直方向上具备较大的发射孔径，镶拼圆环换能器常被用作发射换能器。对于空气背衬镶拼圆环换能器，换能器装配完成后单独进行灌封，再将换能器使用结构件装配成换能器的方式，会带来这几个主要问题：一是每个换能器器都需要密封结构，二是空气背衬内腔分散，不便于利用，三是需要设计专门的成阵结构，总的来说就是会使换能器结构复杂且空间利用率下降。因此，就需要一款结构简单、频率低、功率大、重量轻的发射换能器。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中水声换能器空气背衬内腔分散，不便于利用，且换能器结构复杂且空间利用率下降的问题，从而提供一种可应用于主动探测声纳、水声对抗、海洋环境监测等领域的低频大功率圆环发射换能器。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种低频大功率圆环发射换能器，包括水密电缆头，所述水密电缆上安装有上密封板，上密封板安装在上法兰上，上法兰上安装有镶拼陶瓷圆环，镶拼陶瓷圆环上安装有去耦垫圈若干，镶拼陶瓷圆环内部设有定位支撑杆若干，镶拼陶瓷圆环一端安装有上法兰，另一端安装有下法兰，下法兰上安装有下密封板。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：采用简单的结构间将镶拼陶瓷圆环叠装成阵，结构简单，工艺可靠，电声效率高、能够实现水平全向，垂直大孔径辐射性能，具备在垂直方向上一定波束偏转能力。具有一个较大的内腔空间，可用于放置电路器件。上法兰、下法兰设置有密封沟槽与安装螺纹孔，方便与其他设备连接。

作为改进，所述上密封板和下密封板形状为圆形，水密电头缆安装在上密封板的圆心处，安装在圆心能够保证整体的动平衡。

作为改进，所述上法兰、镶拼陶瓷圆环的横截面和下法兰均为圆环状，圆环状的结构可以保证在水中可以不偏沉，保证整体平衡性。

作为改进，所述上法兰、下法兰内径圆面上设有均布的凹型卡槽，与定位支撑杆截面尺寸一致，便于装配。

作为改进，所述定位支撑杆环形阵列于镶拼陶瓷圆环内部，圆心在镶拼陶瓷圆环的轴心上，使用螺钉与上法兰、下法兰安装固定，均匀的环形阵列设置能够保证支撑的稳定性，在水下工作时可以支撑更大的水压。

作为改进，所述去耦垫圈一面为平面，另一面沿圆周等距凸起高度2mm～6mm长方体，长度尺寸与金属镶块横截面短边一致，宽度尺寸为横截面高度的1/3，等距分布在镶拼陶瓷圆环上和上法兰、下法兰之间。

作为改进，所述上法兰与上密封板和下法兰与与下密封板之间设有O型圈且通过螺钉连接，保证镶拼陶瓷圆环内部的密封性，不会在工作的过程中进水。

作为改进，所述镶拼陶瓷圆环包括压电陶瓷，压电陶瓷内侧设有金属镶块，外侧设有环氧玻璃钢，两片压电陶瓷中间设有电极条。

作为改进，所述镶拼陶瓷圆环外侧设有水密橡胶层，水密橡胶层将镶拼陶瓷圆环和去耦垫圈包裹在内，水密橡胶层与上法兰、下法兰连接，保证密封性，双保险。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是一种低频大功率圆环发射换能器的结构示意图。

图2是一种低频大功率圆环发射换能器的镶拼陶瓷圆环结构示意图。

图3是一种低频大功率圆环发射换能器的去耦垫圈结构示意图。

如图所示：1、水密电缆头，2、上密封板，3、上法兰，4、镶拼陶瓷圆环，5、去耦垫圈，6、定位支撑杆，7、下法兰，8、下密封板，9、水密橡胶层，10、O型圈，11、螺钉，12、压电陶瓷，13、金属镶块，14、环氧玻璃钢，15、电极条。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供一种低频大功率圆环发射换能器，包括水密电缆头1，所述水密电缆1上安装有上密封板2，上密封板2安装在上法兰3上，上法兰3上安装有镶拼陶瓷圆环4，镶拼陶瓷圆环4上安装有去耦垫圈5若干，镶拼陶瓷圆环4内部设有定位支撑杆6若干，镶拼陶瓷圆环4一端安装有上法兰3，另一端安装有下法兰7，下法兰7上安装有下密封板8。

所述上密封板2和下密封板8形状为圆形，水密电缆头安装在上密封板的圆心处，安装在圆心能够保证整体的动平衡。

所述上法兰3、镶拼陶瓷圆环4的横截面和下法兰7均为圆环状，圆环状的结构可以保证在水中可以不偏沉，保证整体平衡性。

所述上法兰3、下法兰7内径圆面上设有均布的凹型卡槽，与定位支撑杆6截面尺寸一致，便于整体的装配工作。

所述定位支撑杆6环形阵列于镶拼陶瓷圆环4内部，圆心在镶拼陶瓷圆环4的轴心上，使用螺钉与上法兰3、下法兰7安装固定，均匀的环形阵列设置能够保证支撑的稳定性，在水下工作时可以支撑更大的水压。

所述去耦垫圈5一面为平面，另一面沿圆周等距凸起高度2mm～6mm长方体，长度尺寸与金属镶块横截面短边一致，宽度尺寸为横截面高度的1/3，等距分布在镶拼陶瓷圆环4上和上法兰、下法兰之间。

所述上法兰3与上密封板2和下法兰7与下密封板8之间设有O型圈10且通过螺钉11连接，保证镶拼陶瓷圆环内部的密封性，不会在工作的过程中进水。

如图2所示，所述镶拼陶瓷圆环4包括压电陶瓷12，压电陶瓷12内侧设有金属镶块13，外侧设有环氧玻璃钢14两片压电陶瓷12中间设有电极条15。

所述镶拼陶瓷圆环4外侧设有水密橡胶层9，水密橡胶层9将镶拼陶瓷圆环4和去耦垫圈5包裹在内，水密橡胶层9与上法兰3、下法兰7连接，保证密封性，双保险。

本实用新型的工作原理：本实用新型的目的主要是增加结构紧凑型提高低频圆环发射换能器的发射声功率，低频大功率发射换能器主要有水密电缆头、上密封板、上法兰、镶拼陶瓷圆环、去耦垫圈、定位支撑杆、下法兰、下密封板、水密橡胶、O型圈、螺钉等结构。换能器上法兰、下法兰中间与定位支撑杆固定，便于拆装。换能器具有6～10根定位支撑杆，上法兰、下法兰分别在内圈具有均布的定位卡槽用于安装定位支撑杆，下法兰与定位支撑杆固定安装后构成阵结构的环向定位功能，上法兰、下法兰、镶拼陶瓷圆环相互间均采用去耦垫圈去耦隔振；镶拼陶瓷圆环、去耦垫圈内圈紧贴定位支撑杆套叠安装。镶拼陶瓷圆环可以单独引出导线，也可内部并联引出一对导线，单独引出可有益降低发射机设计难度，且使得换能器可具备一定的垂直方向上波束偏转能力。上法兰、下法兰与水密橡胶层结合部位均有多道环形槽，灌注后可以牢牢结合。换能器内外都灌注水密橡胶层，内腔体可以放置电路器件，并可减少结构漏水导致换能器失效。上密封板和上法兰、下法兰和下密封板之间设有沟槽，放置O型圈实现水密，使用螺钉安装固定。上密封板有电缆孔，用于安装水密电缆头。

镶拼陶瓷圆环主要由压电陶瓷、金属嵌块、环氧玻璃布组成；压电陶瓷为厚度极化，将两片压电陶瓷正极相对，两片陶瓷中间为电极片，使用环氧树脂粘接，再将粘接后的压电陶瓷与金属嵌块拼接成环，粘接面涂覆环氧树脂。用环氧树脂浸润的玻璃布均匀绕边在镶拼圆环外圈，对换能器施加预应力；所有电极片并联引出作为镶拼陶瓷圆环正极，所有金属嵌块并联引出作为镶拼陶瓷圆环负极。金属嵌块可采用铝、铁、铜等材料，本实用新型采用密度大，柔顺性大的铜作为嵌块，可在降低频率的同时获取较小的机械Q值，实现发射换能器宽带工作；电极条使用铜片镀银，降低成本的同时具备良好的导电性能。

如图3所示，去耦垫圈由玻璃布板和软木组成，具备良好绝缘、支撑性的同时可以去耦隔振，一面为平面，另一面间隔突起小长方体，使得换能器内外联通，方便灌注水密橡胶层；定位支撑杆由金属材料与软木制作而成，软木隔离拼陶瓷圆环与金属结构间的振动，金属材料选用不锈钢316L或钛合金提供高强度的结构稳定性。水密电缆头、上密封板、上法兰、下法兰、下密封板、螺钉采用结构强度大，耐腐蚀的不锈钢或钛合金材料。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种低频大功率圆环发射换能器，包括水密电缆头(1)，其特征在于：所述水密电缆头(1)上安装有上密封板(2)，上密封板(2)安装在上法兰(3)上，上法兰(3)上安装有镶拼陶瓷圆环(4)，镶拼陶瓷圆环(4)上安装有去耦垫圈(5)若干，镶拼陶瓷圆环(4)内部设有定位支撑杆(6)若干，镶拼陶瓷圆环(4)一端安装有上法兰(3)，另一端安装有下法兰(7)，下法兰(7)上安装有下密封板(8)。

2.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述上密封板(2)和下密封板(8)形状为圆形，水密电缆安装在上密封板的圆心处。

3.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述上法兰(3)、镶拼陶瓷圆环(4)的横截面和下法兰(7)均为圆环状。

4.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述上法兰(3)、下法兰(7)内径圆面上设有均布的凹型卡槽，与定位支撑杆(6)截面尺寸一致。

5.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述定位支撑杆(6)环形阵列于镶拼陶瓷圆环(4)内部，圆心在镶拼陶瓷圆环(4)的轴心上，使用螺钉与上法兰(3)、下法兰(7)安装固定。

6.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述去耦垫圈(5)一面为平面，另一面沿圆周等距凸起高度2mm～6mm长方体，长度尺寸与金属镶块横截面短边一致，宽度尺寸为横截面高度的1/3，等距分布在镶拼陶瓷圆环(4)和上法兰、下法兰之间。

7.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述上法兰(3)与上密封板(2)和下法兰(7)与下密封板(8)之间设有O型圈(10)且通过螺钉(11)连接。

8.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述镶拼陶瓷圆环(4)包括压电陶瓷(12)，压电陶瓷(12)内侧设有金属镶块(13)，外侧设有环氧玻璃钢(14)，两片压电陶瓷(12)中间设有电极条(15)。

9.根据权利要求1所述的一种低频大功率圆环发射换能器，其特征在于：所述镶拼陶瓷圆环(4)外侧设有水密橡胶层(9)，水密橡胶层(9)将镶拼陶瓷圆环(4)和去耦垫圈(5)包裹在内，水密橡胶层(9)与上法兰(3)、下法兰(7)连接。

Images