RU200145U1 - Ultrasonic transducer with a focusing emitting surface, providing the formation of an intense ultrasonic field in large volumes - Google Patents
Ultrasonic transducer with a focusing emitting surface, providing the formation of an intense ultrasonic field in large volumes Download PDFInfo
- Publication number
- RU200145U1 RU200145U1 RU2020114927U RU2020114927U RU200145U1 RU 200145 U1 RU200145 U1 RU 200145U1 RU 2020114927 U RU2020114927 U RU 2020114927U RU 2020114927 U RU2020114927 U RU 2020114927U RU 200145 U1 RU200145 U1 RU 200145U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasonic
- ultrasonic transducer
- pad
- bath
- volume
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract description 5
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
Abstract
Полезная модель относится к промышленным устройствам, генерирующим механические колебания в ультразвуковом диапазоне, и может быть использована в промышленных ультразвуковых ваннах для очистки деталей, а также в установках для дезактивации металлических радиоактивных отходов. Ультразвуковой преобразователь содержит излучающую накладку, выполненную с несквозной полостью, в которой размещен штифт со штоком, пьезоэлектрические кольца и отражающую накладку, ультразвуковой преобразователь жестко крепят к ванне сваркой, которую осуществляют по перпендикулярному цилиндрическому уступу мембраны. Излучающая накладка имеет фокусирующую поверхность в виде обратного конуса, обеспечивающую формирование интенсивного ультразвукового поля в объеме жидкости в ваннах большого объема. Полезная модель позволяет снизить энергетические потери в процессе эксплуатации ультразвукового преобразователя при повышении интенсивности ультразвукового поля в рабочем объеме ванны. 1 ил.The utility model relates to industrial devices that generate mechanical vibrations in the ultrasonic range and can be used in industrial ultrasonic baths for cleaning parts, as well as in installations for decontamination of metal radioactive waste. The ultrasonic transducer contains a radiating pad made with a blind cavity, in which a pin with a rod, piezoelectric rings and a reflective pad are located, the ultrasonic transducer is rigidly attached to the bath by welding, which is carried out along the perpendicular cylindrical shoulder of the membrane. The emitting pad has a focusing surface in the form of an inverse cone, which ensures the formation of an intense ultrasonic field in the volume of liquid in large-volume baths. The useful model makes it possible to reduce energy losses during the operation of the ultrasonic transducer while increasing the intensity of the ultrasonic field in the working volume of the bath. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к промышленным устройствам, генерирующим механические колебания в ультразвуковом диапазоне, и может быть использована в промышленных ультразвуковых ваннах для очистки деталей, а также в установках для дезактивации металлических радиоактивных отходов.The utility model relates to industrial devices that generate mechanical vibrations in the ultrasonic range and can be used in industrial ultrasonic baths for cleaning parts, as well as in installations for decontamination of metal radioactive waste.
Известен ультразвуковой излучатель Дампилона, содержащий излучающую накладку, выполненную с несквозной полостью и радиальным выступом на излучающем торце, которым опирается на внутреннюю поверхность стенки ванны через эластичное кольцо, а в несквозной полости имеется штифт при помощи которого к излучающей накладке крепится шток, который стягивает излучающую накладку, размещенную в кожухе, со стенками ванны (RU 2223613, МПК Н04R 17/00, 10.02.2002).Known ultrasonic emitter Dampilon, containing a radiating pad, made with a blind cavity and a radial protrusion on the emitting end, which rests on the inner surface of the bath wall through an elastic ring, and in the blind cavity there is a pin with which a rod is attached to the emitting pad, which pulls the emitting pad placed in a casing with bath walls (RU 2223613, IPC Н04R 17/00, 10.02.2002).
Недостатком известного ультразвукового излучателя являются низкие эксплуатационные свойства. The disadvantage of the known ultrasonic emitter is low performance.
Известен пьезоэлектрический излучатель плоской ультразвуковой волны, представляющий собой наборную коаксиальную конструкцию, содержащую набор пьезоэлементов в форме плоских колец, охватываемый с двух сторон деталями в виде втулок. В отверстиях пьезоэлементов и втулок по оси конструкции размещен резонансный волноводный акустический трансформатор. Этот трансформатор выполняет также функцию стяжки. При этом проекция соединения стяжки и второй втулки на ось излучателя содержит точку, принадлежащую плоскости равных амплитуд совместных колебаний его и стягиваемой им конструкции, если считать ее монолитной и в отсутствие этого соединения (RU 2402113, МПК H01L 41/083, опубл. 20.10.2010).Known piezoelectric emitter of plane ultrasonic waves, which is a type-setting coaxial structure containing a set of piezoelectric elements in the form of flat rings, covered on both sides by parts in the form of bushings. A resonant waveguide acoustic transformer is located in the holes of the piezoelectric elements and bushings along the axis of the structure. This transformer also serves as a screed. In this case, the projection of the connection of the screed and the second sleeve onto the axis of the emitter contains a point belonging to the plane of equal amplitudes of joint oscillations of it and the structure it is contracting, if it is considered monolithic and in the absence of this connection (RU 2402113, IPC H01L 41/083, publ. 20.10.2010 ).
Недостатком известного решения является ограниченная область применения данной конструкции, в силу использования втулок данное изобретение позволяет передавать ультразвуковые колебания на волноводы и различные металлические конструкции, однако формирование интенсивного ультразвукового поля в больших объема жидкой среды малоэффективно.The disadvantage of the known solution is the limited scope of this design, due to the use of bushings, this invention allows you to transmit ultrasonic vibrations to waveguides and various metal structures, however, the formation of an intense ultrasonic field in a large volume of liquid medium is ineffective.
Известен полуволновой пьезоэлектрический преобразователь для ультразвуковых ванн очистки, содержащий последовательно соединенные между собой пассивную накладку из стали, пьезоэлементы, связанные электрически с генератором формирования частоты ультразвуковых колебаний, и излучающую накладку из алюминия, или алюминиевого сплава, или дюралюминия, выполненную в виде усеченного конуса, меньшим основанием прикрепленного к пьезоэлементу, излучающая и пассивная накладки выполнены разной высоты, отличающийся тем, что отношение высоты пассивной накладки к высоте излучающей накладки выполнено равным или большим единицы при количестве пьезоэлементов, равном двум и более парам, при этом пьезоэлектрический излучатель выполнен с возможностью прикрепления к ванне с моющей жидкостью для очищаемого изделия или с возможностью погружения в ванну с моющей жидкостью для очищаемого изделия (RU 110302, МПК B08B 3/12, опубл. 20.11.2011). Known half-wave piezoelectric transducer for ultrasonic cleaning baths, containing a series-connected passive strip made of steel, piezoelectric elements connected electrically to the generator for generating the frequency of ultrasonic vibrations, and a radiating strip made of aluminum, or aluminum alloy, or duralumin, made in the form of a truncated cone, smaller the base attached to the piezoelectric element, the emitting and passive pads are made of different heights, characterized in that the ratio of the height of the passive pad to the height of the emitting pad is equal to or greater than unity with the number of piezoelectric elements equal to two or more pairs, while the piezoelectric emitter is made with the possibility of attachment to the bath with a washing liquid for the item to be cleaned or with the possibility of immersion in a bath with a washing liquid for the item to be cleaned (RU 110302, IPC
Недостатком известного решения является существенное выделение тепла, что может привести к перегреву пакета пьезоэлементов при длительной работе. Данная полезная модель вполне оправдана при непродолжительной очистке авиационных фильтров, однако при использовании в длительном рабочем режиме в процессе дезактивации металлических радиоактивных отходов ультразвуковой преобразователь такого типа будет быстро выходить из строя из-за разрушения пьезоэлементов под воздействием температуры.The disadvantage of the known solution is a significant heat release, which can lead to overheating of the package of piezoelectric elements during prolonged operation. This useful model is quite justified with a short cleaning of aviation filters, however, when used in a long-term operating mode during the decontamination of metal radioactive waste, an ultrasonic transducer of this type will quickly fail due to the destruction of piezoelectric elements under the influence of temperature.
Известен ультразвуковой преобразователь повышенной надежности для озвучивания жидкости в ванне, содержащий излучающую накладку , выполненную с радиальным выступом на излучающем торце, которым она упирается на внутреннюю поверхность ванны через эластичное кольцо, пьезокерамические пластины, отражающую тыльную накладку и крепежный элемент, стягивающий с помощью кожуха радиальный выступ излучающей накладки со стенкой ванны, отличающийся тем, что излучающая накладка, пьезокерамические пластины и отражающая тыльная накладка стянуты между собой центральной полой шпилькой, внутри которой размещен крепежный элемент, при этом на внутренней поверхности шпильки, а также на поверхности крепежного элемента выполнены резьбовые участки (RU 115598, МПК H04R 17/10, опубл. 27.04.2012).Known ultrasonic transducer of increased reliability for sonication of a liquid in a bath, containing a radiating pad, made with a radial protrusion on the emitting end, with which it abuts against the inner surface of the bath through an elastic ring, piezoceramic plates, a reflective back pad and a fastening element that tightens the radial protrusion using a casing a radiating pad with a bath wall, characterized in that the radiating pad, piezoceramic plates and the reflective back pad are pulled together by a central hollow pin, inside which the fastening element is located, while on the inner surface of the stud, as well as on the surface of the fastening element, there are threaded sections (RU 115598, IPC H04R 17/10, publ. 04/27/2012).
Недостатком известного решения является низкая ультразвуковая производительность плоской излучающей поверхности, невозможность озвучивания емкостей большого объема, а также невозможность применения в условиях агрессивных сред из-за применения резинового уплотнения, не обеспечивающего герметизации при использовании кислот для травления и дезактивации металлических радиоактивных отходов.The disadvantage of the known solution is the low ultrasonic performance of a flat emitting surface, the impossibility of sounding containers of large volume, as well as the impossibility of using in aggressive media due to the use of a rubber seal that does not provide sealing when using acids for etching and decontamination of metal radioactive waste.
Известна излучающая накладка пьезокерамического ультразвукового преобразователя для озвучивания жидкости в ванне, расширяющаяся в сторону ванны и переходящая в плоскую кольцевую мембрану, выполненную по периферии с цилиндрическим уступом, перпендикулярным ее плоскости, торец которого неразъемно крепится к фланцу для крепления преобразователя к ванне. Мембрана в промежутке между плоской частью и перпендикулярным к ней цилиндрическим уступом дополнительно содержит коническую часть, срезающую прямой угол между упомянутыми элементами (RU 6964, МПК H04R 17/10, опубл. 16.06.1998).Known is a radiating patch of a piezoceramic ultrasonic transducer for sonicating a liquid in a bath, expanding towards the bath and turning into a flat annular membrane made along the periphery with a cylindrical ledge perpendicular to its plane, the end of which is permanently attached to the flange for attaching the transducer to the bath. The membrane in the space between the flat part and the cylindrical shoulder perpendicular to it additionally contains a conical part that cuts off the right angle between the mentioned elements (RU 6964, IPC H04R 17/10, publ. 16.06.1998).
Недостатком известного решения является невозможность озвучивания емкостей большого объема.The disadvantage of the known solution is the impossibility of sounding containers of large volume.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является ультразвуковой излучатель Лебедева, содержащий излучающую накладку с несквозной полостью, в которой размещен штифт со штоком, стягивающий радиальный выступ излучающей накладки со стенкой ванны через эластичное кольцо посредством кожуха. Отражающая накладка, контактирующая с пьезокерамическими кольцами через контактные пластины, выполнена с отверстиями для эффективного гашения резонансных волн (RU 2303860, МПК Н04R 17/00, 27.07.2007).The closest to the claimed technical solution is a Lebedev ultrasonic emitter containing a radiating pad with a blind cavity, in which a pin with a rod is placed, tightening the radial protrusion of the radiating pad with the bath wall through an elastic ring by means of a casing. The reflective pad, in contact with the piezoceramic rings through the contact plates, is made with holes for effective damping of resonant waves (RU 2303860, IPC Н04R 17/00, 07/27/2007).
Недостатком известного ультразвукового излучателя является низкие эксплуатационные свойства. The disadvantage of the known ultrasonic emitter is low performance.
Технический результат заключается в снижении энергетических потерь в процессе эксплуатации ультразвукового преобразователя при повышении интенсивности ультразвукового поля в рабочем объеме ванны.The technical result consists in reducing energy losses during the operation of the ultrasonic transducer while increasing the intensity of the ultrasonic field in the working volume of the bath.
Технический результат достигается тем, что ультразвуковой преобразователь содержит излучающую накладку, выполненную с несквозной полостью, в которой размещен штифт со штоком, пьезоэлектрические элементы (кольца) и отражающую накладку, ультразвуковой преобразователь жестко крепят к ванне сваркой, которую осуществляют по перпендикулярному цилиндрическому уступу мембраны. Излучающая накладка имеет фокусирующую поверхность в виде обратного конуса, обеспечивающую формирование интенсивного ультразвукового поля в объеме жидкости в ваннах большого объема.The technical result is achieved by the fact that the ultrasonic transducer contains a radiating pad made with a blind cavity in which a pin with a rod, piezoelectric elements (rings) and a reflective pad are located, the ultrasonic transducer is rigidly attached to the bath by welding, which is carried out along the perpendicular cylindrical shoulder of the membrane. The emitting pad has a focusing surface in the form of an inverse cone, which ensures the formation of an intense ultrasonic field in the volume of liquid in large-volume baths.
На чертеже представлен эскиз ультразвукового преобразователя с фокусирующей излучающей поверхностью.The drawing shows a sketch of an ultrasonic transducer with a focusing emitting surface.
Ультразвуковой преобразователь включает излучающую накладку 1, отражающую накладку 2, пьезоэлектрические кольца 3 и 4. Излучающая накладка 1 выполнена с несквозной полостью, в которой размещен штифт со штоком (на чертеже не показаны). Излучающая накладка 1 выполнена с фокусирующей поверхностью 5 в виде обратного конуса. Ультразвуковой преобразователь жестко крепят к ванне сваркой, которую осуществляют по перпендикулярному цилиндрическому уступу мембраны 6. Фокусирующая поверхность 5 образуется обратным конусом, угол которого определяется в зависимости от рабочей частоты ультразвукового преобразователя, технических параметров пьезоэлектрических колец 3 и 4, а также амплитуды рабочей поверхности ультразвукового преобразователя.The ultrasonic transducer includes a radiating patch 1, a
Устройство работает следующим образом. Излучающая и отражающая накладки (1, 2) с пьезокерамическими кольцами 3 и 4 в едином блоке представляют собой полуволновой резонатор продольных механических колебаний. При подаче переменного электрического напряжения на контактные пластины пьезокерамических колец 3 и 4 на резонансной частоте колебания приобретают характер стоячей полуволны с пучностями на торцах излучающей и отражающей накладок (1, 2). Фокусирующая поверхность 5 излучающей накладки 1 собирает пучность в локализованную область в объеме ванны на расстоянии равном половине длины волны. Концентрированное ультразвуковое поле позволяет вводить в резонанс очищаемые детали в ваннах больших объемов. Для обеспечения возможности проведения ультразвуковой обработки в агрессивных средах ультразвуковой преобразователь крепится к рабочей емкости ванны при помощи сварки, которая обеспечивает требуемую герметичность и надежную фиксацию ультразвукового преобразователя.The device works as follows. Emitting and reflecting pads (1, 2) with
По сравнению с известным решением заявленная полезная модель позволяет снизить энергетические потери в процессе эксплуатации ультразвукового преобразователя при повышении интенсивности ультразвукового поля в ваннах большого объема, а также позволяет применять эту конструкцию в емкостях для дезактивации металлических радиоактивных отходов в кислотных растворах повышенной концентрации.In comparison with the known solution, the claimed utility model allows one to reduce energy losses during the operation of the ultrasonic transducer with an increase in the intensity of the ultrasonic field in large-volume baths, and also allows this design to be used in containers for the decontamination of metal radioactive waste in acidic solutions of increased concentration.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114927U RU200145U1 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Ultrasonic transducer with a focusing emitting surface, providing the formation of an intense ultrasonic field in large volumes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114927U RU200145U1 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Ultrasonic transducer with a focusing emitting surface, providing the formation of an intense ultrasonic field in large volumes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU200145U1 true RU200145U1 (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=72744435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020114927U RU200145U1 (en) | 2020-04-28 | 2020-04-28 | Ultrasonic transducer with a focusing emitting surface, providing the formation of an intense ultrasonic field in large volumes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU200145U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1556792A (en) * | 1976-11-02 | 1979-11-28 | Vyzk Ustav Mech | Piezoelectric ultrasonic power converter |
| SU1052278A1 (en) * | 1982-08-05 | 1983-11-07 | Предприятие П/Я А-7555 | Piezoelectric transducer |
| SU1451875A1 (en) * | 1984-05-24 | 1989-01-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Токов Высокой Частоты Им.В.П.Вологдина | Piezoceramic ultrasonic transducer for sounding fluid in a bath |
| RU2222387C1 (en) * | 2002-06-20 | 2004-01-27 | Кривега Владимир Андреевич | Piezoelectric through-type ultrasonic converter |
| RU2303860C2 (en) * | 2005-05-24 | 2007-07-27 | Николай Михайлович Лебедев | Ultrasound emitter |
-
2020
- 2020-04-28 RU RU2020114927U patent/RU200145U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1556792A (en) * | 1976-11-02 | 1979-11-28 | Vyzk Ustav Mech | Piezoelectric ultrasonic power converter |
| SU1052278A1 (en) * | 1982-08-05 | 1983-11-07 | Предприятие П/Я А-7555 | Piezoelectric transducer |
| SU1451875A1 (en) * | 1984-05-24 | 1989-01-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Токов Высокой Частоты Им.В.П.Вологдина | Piezoceramic ultrasonic transducer for sounding fluid in a bath |
| RU2222387C1 (en) * | 2002-06-20 | 2004-01-27 | Кривега Владимир Андреевич | Piezoelectric through-type ultrasonic converter |
| RU2303860C2 (en) * | 2005-05-24 | 2007-07-27 | Николай Михайлович Лебедев | Ultrasound emitter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0543437B2 (en) | ||
| US3198489A (en) | Compound ultrasonic transducer and mounting means therefor | |
| US3433461A (en) | High-frequency ultrasonic generators | |
| US3173034A (en) | Ultrasonic device | |
| RU200145U1 (en) | Ultrasonic transducer with a focusing emitting surface, providing the formation of an intense ultrasonic field in large volumes | |
| US3495104A (en) | Ultrasonic transducer | |
| RU2332266C1 (en) | Ultrasonic vibration system | |
| JP3787024B2 (en) | Ultrasonic cleaning equipment | |
| JP4883617B2 (en) | Ultrasonic multifrequency vibrator, ultrasonic vibration unit, ultrasonic vibration device, ultrasonic processing device, tip surface ultrasonic radiation device, tip surface ultrasonic wave receiving device, and ultrasonic processing device | |
| USRE25119E (en) | rawding | |
| WO2005030406A1 (en) | Ultrasonic cleaning device | |
| KR200249520Y1 (en) | The structure of magnetostrictive materal for a continuans ultrasonic wave | |
| RU2196217C2 (en) | Downhole acoustic radiator | |
| RU2303860C2 (en) | Ultrasound emitter | |
| JP2003033414A (en) | Ultrasonic beauty culture apparatus | |
| SU1451875A1 (en) | Piezoceramic ultrasonic transducer for sounding fluid in a bath | |
| JP3171548U (en) | Piezoelectric vibration device with heat dissipation and heat conduction functions | |
| RU2744826C1 (en) | Piezoelectric oscillating system for ultrasonic action on gaseous media | |
| SU557826A1 (en) | Ultrasonic Transducer for Processing Fluids | |
| RU186060U1 (en) | SUBMERSIBLE ULTRASONIC UNIT ASSEMBLY, ENSURING THE STABILITY OF OPERATION OF ULTRASONIC EQUIPMENT | |
| KR20030024330A (en) | Ultrasonic cleaning apparatus | |
| KR100986586B1 (en) | The ultrasonic oscillator | |
| RU6352U1 (en) | ELECTROMECHANICAL CONVERTER | |
| RU2487765C2 (en) | Device for ultrasound cleaning of working holders and fuel assemblies of nuclear reactors | |
| SU1622025A1 (en) | Ultrasonic piezoceramic transducer for sonification of fluid |