RU41648U1

RU41648U1 - ULTRASONIC TRANSMITTER

Info

Publication number: RU41648U1
Application number: RU2004120935/22U
Authority: RU
Inventors: Н.П. Коломеец
Original assignee: Коломеец Николай Петрович
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2004-11-10

Abstract

Полезная модель относится к ультразвуковой технике, а именно к колебательным системам с преобразованием направления колебаний и может быть использована как при разработке акустических систем различного технологического назначения, так и в существующем ультразвуковом оборудовании, созданном на базе преобразователей разных типов. Сущность полезной модели заключается в том, что ультразвуковой преобразователь, содержащий волновод, соединенный с трансформатором продольных колебаний, трансформатор поперечных колебаний и рабочий орган имеет волновод выполненный в виде цилиндра длиной равной λ/2, а трансформатор поперечных колебаний в виде четырехугольной призмы на основаниях которой установлен рабочий орган, две боковые поверхности которого соединены с волноводом, а через центры двух других боковых поверхностей выполнено отверстие, ось которого перпендикулярна оси волновода и находится на расстоянии λ/8 от торца волновода, при этом длина призмы равна λ/7, где λ - длина волны в материале волновода.The utility model relates to ultrasonic technology, namely to oscillatory systems with a transformation of the direction of oscillation and can be used both in the development of acoustic systems for various technological purposes, and in existing ultrasonic equipment based on transducers of various types. The essence of the utility model is that an ultrasonic transducer containing a waveguide connected to a longitudinal vibration transformer, a transverse vibration transformer and a working body has a waveguide made in the form of a cylinder of length λ / 2, and the transverse vibration transformer in the form of a quadrangular prism on the bases of which is installed working body, two side surfaces of which are connected to the waveguide, and through the centers of two other side surfaces a hole is made, the axis of which is perpendicular to s of the waveguide and is located at a distance of λ / 8 from the end of the waveguide, while the length of the prism is equal to λ / 7, where λ is the wavelength in the material of the waveguide.

Description

Полезная модель относится к ультразвуковой технике, а именно к колебательным системам с преобразованием направления колебаний и может быть использована как при разработке акустических систем различного технологического назначения, так и в существующем ультразвуковом оборудовании, созданном на базе преобразователей разных типов.The utility model relates to ultrasonic technology, namely to oscillatory systems with a transformation of the direction of oscillation and can be used both in the development of acoustic systems for various technological purposes, and in existing ultrasonic equipment based on transducers of various types.

Известно устройство для ультразвуковой обработки в виде последовательно соединенных электроакустического преобразователя и волновода продольных колебаний, в узле смещения продольной волны которого перпендикулярно его оси расположен инструмент или трансформатор поперечных колебаний (А.С. СССР №446322, кл. В 06 В 1/00, бюл. №38, 1974 г.).A device is known for ultrasonic processing in the form of a series-connected electro-acoustic transducer and a waveguide of longitudinal vibrations, in a longitudinal wave displacement unit of which a transverse vibrations instrument or transformer is located perpendicular to its axis (AS USSR No. 446322, class B 06 V 1/00, bull. No. 38, 1974).

К недостаткам известного устройства для ультразвуковой обработки относятся большая масса и габариты волновода и трансформатора поперечных колебаний, что снижает мощность ультразвуковой энергии.The disadvantages of the known devices for ultrasonic processing include the large mass and dimensions of the waveguide and transverse transformer, which reduces the power of ultrasonic energy.

Задача, решаемая полезной моделью - уменьшение массы и габаритов волновода и трансформатора поперечных колебаний, повышение мощности ультразвуковой энергии.The problem solved by the utility model is to reduce the mass and dimensions of the waveguide and transverse vibration transformer, increase the power of ultrasonic energy.

Сущность полезной модели заключается в том, что ультразвуковой преобразователь, содержащий волновод, соединенный с трансформатором продольных колебаний, трансформатор поперечных колебаний и рабочий орган, имеет волновод выполненный в виде цилиндра длиной равной λ/2, а трансформатор поперечных колебаний в виде четырехугольной призмы на основаниях которой установлен рабочий орган, две боковые поверхности которого соединены с волноводом, а через центры двух других боковых поверхностей выполнено отверстие, ось которого перпендикулярна оси волновода и находится на расстоянии λ/8 от торца волновода, при этом длина призмы равна λ/7, где λ - длина волны в материале волновода.The essence of the utility model is that an ultrasonic transducer containing a waveguide connected to a transformer of longitudinal vibrations, a transformer of transverse vibrations and a working body has a waveguide made in the form of a cylinder with a length equal to λ / 2, and the transformer of transverse vibrations in the form of a quadrangular prism on the bases of which a working element is installed, two side surfaces of which are connected to the waveguide, and a hole is made through the centers of two other side surfaces, the axis of which is perpendicular B waveguide and located λ / 8 from the end of the waveguide, wherein the length of the prism is equal to λ / 7, where λ - wavelength in the waveguide material.

Выполнение волновода в виде цилиндра длиной равной λ/2, а трансформатора поперечных колебаний в виде четырехугольной призмы на основаниях которой установлен рабочий орган, две боковые поверхности соединены с волноводом, а через центры двух других боковых поверхностей выполнено отверстие, ось которого перпендикулярна оси волновода и находится на расстоянии λ/8 от торца волновода, при этом длина призмы равна λ/7, где λ - длина волны в материале волновода, позволяет уменьшить массу и габариты волновода и трансформатора поперечных колебаний, повысить мощность ультразвуковой энергии.The waveguide is made in the form of a cylinder with a length equal to λ / 2, and the transverse vibration transformer is in the form of a quadrangular prism on the bases of which a working body is installed, two side surfaces are connected to the waveguide, and a hole is made through the centers of two other side surfaces, the axis of which is perpendicular to the waveguide axis and is located at a distance of λ / 8 from the end of the waveguide, while the length of the prism is equal to λ / 7, where λ is the wavelength in the material of the waveguide, it allows to reduce the mass and dimensions of the waveguide and transverse vibration transformer, ovysit power ultrasonic energy.

На чертеже изображен ультразвуковой преобразователь.The drawing shows an ultrasonic transducer.

Ультразвуковой преобразователь содержит волновод 1, трансформатор продольных колебаний 2, трансформатор поперечных колебаний 3, рабочий орган 4, отверстие 5.The ultrasonic transducer contains a waveguide 1, a transformer of longitudinal vibrations 2, a transformer of transverse vibrations 3, a working body 4, a hole 5.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.Ultrasonic transducer operates as follows.

Трансформатор продольных колебаний 2 возбуждает волновод 1 в осевом направлении, а в трансформаторе поперечных колебаний 3, в районе отверстия 5, происходит накопление пуассоновских деформаций по орбитальному контуру поперечного сечения и энергообмен между продольными и пуассоновскими деформациями. Наличие отверстия 5 снижает изгибную жесткость, то есть уменьшает сопротивление для поперечных колебаний и в результате увеличивает их амплитуду. Выполнение отверстия в виде эллипса позволяет достичь дополнительной концентрации колебаний за счет их фокусировки, а изменением соотношения большой и малой осей эллипса настроить оптимальную амплитуду колебаний боковых стенок, а так же торца волновода, амплитуда которого может быть установлена равной нулю.The transformer of longitudinal vibrations 2 excites the waveguide 1 in the axial direction, and in the transformer of transverse vibrations 3, in the region of the hole 5, the accumulation of Poisson strains occurs along the orbital contour of the cross section and the energy exchange between longitudinal and Poisson strains. The presence of the hole 5 reduces the bending stiffness, that is, reduces the resistance to lateral vibrations and as a result increases their amplitude. The implementation of the hole in the form of an ellipse allows you to achieve an additional concentration of vibrations due to their focusing, and by changing the ratio of the major and minor axes of the ellipse to adjust the optimal amplitude of the oscillations of the side walls, as well as the end of the waveguide, whose amplitude can be set equal to zero.

Claims

An ultrasonic transducer comprising a waveguide connected to a longitudinal oscillation transformer, a transverse vibration transformer and a working body, characterized in that the waveguide is made in the form of a cylinder with a length equal to λ / 2, and the transverse vibration transformer in the form of a quadrangular prism, on the bases of which a working body is installed , two side surfaces are connected to the waveguide, and a hole is made through the centers of two other side surfaces, the axis of which is perpendicular to the axis of the waveguide and is at a distance of λ / 8 о t of the waveguide end face, while the length of the prism is equal to λ / 7, where λ is the wavelength in the waveguide material.