RU2009720C1 - Ultrasonic hf-transducer for sonication of bath fluid - Google Patents
Ultrasonic hf-transducer for sonication of bath fluid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2009720C1 RU2009720C1 SU4928626A RU2009720C1 RU 2009720 C1 RU2009720 C1 RU 2009720C1 SU 4928626 A SU4928626 A SU 4928626A RU 2009720 C1 RU2009720 C1 RU 2009720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- piezoelectric
- transducer
- piezoelectric plate
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ультразвуковым пьезокерамическим преобразователям, используемым для очистки деталей от загрязнений и для физико-химического воздействия на жидкие среды. Оно найдет применение в полупроводниковой, химической, металлургической промышленности и в медицине. The invention relates to ultrasonic piezoelectric transducers used for cleaning parts from contaminants and for physico-chemical effects on liquid media. It will find application in the semiconductor, chemical, metallurgical industries and in medicine.
Известны стержневые пьезокерамические преобразователи, содержащие излучающую накладку, переходящую в акустическую развязывающую мембрану, пьезокерамические пластины, отражающую тыльную накладку, стянутые между собой центральным болтом, и корпус для крепления к ванне, используемые для очистки деталей [1] . Однако их резонансные частоты не могут быть выше 100 кГц. Known rod piezoelectric transducers containing a radiating pad that passes into an acoustic decoupling membrane, piezoceramic plates, reflecting the back pad, pulled together by a central bolt, and a housing for attaching to the bath, used to clean parts [1]. However, their resonant frequencies cannot exceed 100 kHz.
В известном высокочастотном пьезопреобразователе МГц - диапазона [2] , выбранном в качестве прототипа, имеется мозаичная система пьезопластин, приклеенных к единой излучающей мембране, и корпус для крепления преобразователя к ванне. In the known high-frequency piezoelectric transducer MHz - range [2], selected as a prototype, there is a mosaic system of piezoelectric plates glued to a single radiating membrane, and a housing for mounting the transducer to the bath.
Недостатком такой конструкции является недостаточная эффективность излучения преобразователя из-за взаимного демпфирующего влияния пьезопластин друг на друга, а также невозможность выполнения мембраны оптимальной толщины для всех пьезопластин одновременно, поскольку каждая из них имеет свою резонансную частоту. The disadvantage of this design is the insufficient radiation efficiency of the transducer due to the mutual damping effect of the piezoelectric plates on each other, as well as the inability to produce the membrane of optimal thickness for all piezoelectric plates at the same time, since each of them has its own resonant frequency.
Цель изобретения - увеличение эффективности излучения. The purpose of the invention is to increase the radiation efficiency.
Цель достигается тем, что в преобразователе введены дополнительные мембраны и соответствующие им узлы крепления мембраны по периферии, установленные на общем основании. Дополнительные мембраны и пьезоэлементы жестко связаны друг с другом попарно, толщина развязывающего участка каждой мембраны h (мм) связана с резонансной частотой закрепленной на ней пьезопластины f (МГц) соотношением hf = 0,2-0,5, ширина развязывающего участка ΔR = 20-60 h, а диаметр мембраны Dм = Dо + 2 ΔR, где Dо - диаметр пьезопластины.The goal is achieved by the fact that additional membranes and corresponding membrane attachment nodes along the periphery, mounted on a common base, are introduced in the converter. Additional membranes and piezoelectric elements are rigidly connected to each other in pairs, the thickness of the decoupling section of each membrane h (mm) is related to the resonance frequency of the piezoelectric plate f (MHz) fixed on it with the ratio hf = 0.2-0.5, the width of the decoupling section ΔR = 20- 60 h, and the membrane diameter D m = D о + 2 ΔR, where D о is the diameter of the piezoelectric plate.
На чертеже изображен высокочастотный преобразователь, установленный в ультразвуковой ванне. The drawing shows a high-frequency transducer installed in an ultrasonic bath.
Преобразователь содержит пьезопластину 1, соединенную с мембраной 2, имеющей акустический развязывающий участок 3 радиальной напряженностью ΔR = (Dм-Dо)/2, где Dм - наружный диаметр мембраны; Dо - диаметр пьезопластины. С помощью корпуса 4, имеющего уплотняющее кольцо 5, преобразователь крепится к ванне 6 винтами 7. К внутренней стороне пьезопластины подсоединены подпружиненные контакты 8.The transducer contains a piezoelectric plate 1 connected to a
Преобразователь работает следующим образом. Высокочастотное напряжение в диапазоне от 400 до 2000 уГц через подпружиненные контакты 8 подается к внутренней стороне пьезопластины 1, ее внешняя сторона через мембрану и корпус заземлена. Работая на резонансной частоте (пьезопластины и мембраны) колебания передаются в жидкость. Предотвращение передачи колебаний через участок 3 мембраны осуществляется выбором ее толщины и длины (радиальной протяженности ΔR). The converter operates as follows. High-frequency voltage in the range from 400 to 2000 Hz through spring-loaded contacts 8 is supplied to the inner side of the piezoelectric plate 1, its outer side through the membrane and the housing is grounded. When operating at the resonant frequency (piezoelectric plates and membranes), the vibrations are transmitted to the liquid. Prevention of the transmission of vibrations through the membrane portion 3 is carried out by choosing its thickness and length (radial length ΔR).
Выбор оптимальной толщины h и ΔR определяется двумя факторами: - применение более толстых мембран, для которых hf > 0,5 и ΔR/h < 20, приводит к сильному демпфированию преобразователя в силу уменьшения гибкости, при этом интенсивность излучения падает; - применение более толстых мембран, для которых hf < 0,2 и ΔR/h > 60, ведет к уменьшению прочности мембраны, а также к возникновению изгибных ее колебаний, что ослабляет передачу полезного сигнала и ведет к уменьшению интенсивности излучения. The choice of the optimal thickness h and ΔR is determined by two factors: - the use of thicker membranes, for which hf> 0.5 and ΔR / h <20, leads to strong damping of the transducer due to a decrease in flexibility, while the radiation intensity decreases; - the use of thicker membranes, for which hf <0.2 and ΔR / h> 60, leads to a decrease in the strength of the membrane, as well as to the appearance of its flexural vibrations, which weakens the transmission of the useful signal and leads to a decrease in the radiation intensity.
Например, для высокочастотного преобразователя с резонансной частотой пьезопластины, равной 1 МГц (толщина ≈ 2 мм) и диаметром 50 мм, будем иметь: h = (0,2-0,5)/f, берем среднее значение hср = 0,35/1 = 0,35. При этом диаметр мембраны будет равен Dм = Dо + 2 (40h) = 50 + 28 = 78 мм.For example, for a high-frequency converter with a resonant frequency of the piezoelectric plate equal to 1 MHz (thickness ≈ 2 mm) and a diameter of 50 mm, we will have: h = (0.2-0.5) / f, we take the average value h cf = 0.35 / 1 = 0.35. In this case, the diameter of the membrane will be equal to D m = D о + 2 (40h) = 50 + 28 = 78 mm.
Использование данного изобретения позволяет получить следующие преимущества:
- обеспечение работы всех пьезопластин мозаичной системы на своих резонансных частотах. При этом каждый преобразователь питается от своего модульного генератора с автоподстройкой частоты;
- увеличение интенсивности излучения единичных преобразователей, а отсюда получение большей эффективности ульразвукового воздействия на те или иные технологические процессы;
- удобство сборки преобразователей, их монтажа на дне и стенках ванны, а также обеспечение их ремонтопригодности. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1451875, кл. Н 04 R 17/10, 1984.The use of this invention allows to obtain the following advantages:
- ensuring the operation of all piezoelectric plates of the mosaic system at their resonant frequencies. In addition, each converter is powered by its own modular generator with automatic frequency control;
- an increase in the radiation intensity of single transducers, and hence the greater efficiency of ultrasonic exposure to certain technological processes;
- ease of assembly of the transducers, their installation on the bottom and walls of the bath, as well as ensuring their maintainability. (56) 1. USSR Copyright Certificate N 1451875, cl. H 04 R 17/10, 1984.
2. S. Shwartzman and A. Mayer. Megasonic Partical Removal from Solid - State Wafers RCA Review, v. 46, March, 1985, p. 81-105. 2. S. Shwartzman and A. Mayer. Megasonic Partical Removal from Solid - State Wafers RCA Review, v. 46, March, 1985, p. 81-105.
Claims (1)
hf = 0,2 - 0,5,
шиpина pазвязывающего участка мембpаны
ΔR = (20-60)h ,
а диаметp мембpаны
Dм= Dо+2ΔR ,
где D0 - диаметр пьезопластины.An ULTRASONIC HIGH-FREQUENCY CONVERTER FOR SOUNDING LIQUID IN A BATH, containing a membrane, a membrane attachment unit according to the periphery, piezoelectric plates, one of which is rigidly connected to the membrane, which differs by adding additional membranes to the purpose of a peripheral membrane mounted on an introduced common base, additional membranes and piezoelectric elements are rigidly connected to each other in pairs, the thickness h (mm) of the decoupling portion of each membrane Anne is associated with the resonant frequency f (MHz) of the piezoelectric plate fixed on it by the ratio
hf = 0.2 - 0.5,
the width of the decoupling portion of the membrane
ΔR = (20-60) h,
and the diameter of the membrane
D m = D o + 2ΔR,
where D 0 is the diameter of the piezoelectric plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4928626 RU2009720C1 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Ultrasonic hf-transducer for sonication of bath fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4928626 RU2009720C1 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Ultrasonic hf-transducer for sonication of bath fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009720C1 true RU2009720C1 (en) | 1994-03-30 |
Family
ID=21570401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4928626 RU2009720C1 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Ultrasonic hf-transducer for sonication of bath fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2009720C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6121716A (en) * | 1997-07-11 | 2000-09-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus and method for prevention of cracking in welded brittle alloys |
-
1991
- 1991-04-17 RU SU4928626 patent/RU2009720C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6121716A (en) * | 1997-07-11 | 2000-09-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus and method for prevention of cracking in welded brittle alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU669475B2 (en) | Device for causing an untuned structure to vibrate ultrasonically | |
US5395592A (en) | Acoustic liquid processing device | |
KR200409300Y1 (en) | Ultrasonic washer for vibrator structure | |
US9610617B2 (en) | Megasonic multifrequency apparatus with matched transducer | |
MY121247A (en) | Apparatus and methods for cleaning and/or processing delicate parts | |
KR20010032524A (en) | Method and apparatus for enhanced cleaning of a workpiece with mechanical energy | |
US20110315619A1 (en) | Immersion-type membrane separation apparatus | |
GB2235882A (en) | Filter | |
KR0130121B1 (en) | Piezo electris device driving method and device thereof and sound generating device | |
RU2009720C1 (en) | Ultrasonic hf-transducer for sonication of bath fluid | |
JPH0459086A (en) | Cleaning device | |
WO2005006936A1 (en) | Three-dimentional ultrasonic generating washing device | |
JP2006263467A (en) | Ultrasonic cleaner detachably attached to sink recess and installation structure of vibrator therein | |
US6342747B1 (en) | Wing type ultrasonic transducer | |
EP0590799B1 (en) | Acoustic transducer | |
KR100424351B1 (en) | Ultrasonic cleaning apparatus | |
SU1622025A1 (en) | Ultrasonic piezoceramic transducer for sonification of fluid | |
JPS56165497A (en) | Acoustic converter | |
KR20040013269A (en) | Tube type ultrasonic oscillation generator | |
US2434926A (en) | Underwater sound transmitter or receiver | |
SU1654984A1 (en) | Piezoceramic ultrasound converter for exposure of liquid in bath to sonic vibrations | |
JPS6327826Y2 (en) | ||
KR20240006834A (en) | Vibrator and generator integrated mobile ultrasonic cleaning device | |
JP3029222B2 (en) | Underwater detector transducer | |
JPH02238799A (en) | Transmitter-receiver for sonar |