Устройство для ультразвуковой обработки

Союз Советскик Социалистических Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий:534-8(088,8) Дата опубликования описания 2 б 05,79(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ, ОБРАБОТКИ Изобретение относится к ультразвуковым колебательным системам и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства при использовании ультразвука в технологических процессах,Известны ультразвуковые системыс преобразованием направления коле"баний (1, При соответственном выборе размеров эти системы позволяют получить большие амплитуды копебанийрабочего стержня путем суммированияколебательной энергии несколькихстержневых или одного кольцевого преобразователей при малых амплитудахколебаний последних.наиболее близким по техническойсущности к предложенному являетсяустройство для ультразвуковой обработки, содержащее два стержневыхультразвуковых преобразователя, закрепленных на двух возбуждаемых полуволновых стержнях, выполненных ввиде единой конструкции с рабочимстержнем, причем оси возбуждаемых полуволновых стержней перпендикулярныоси рабочего стержня 2),Однако это устройство эффективноработает на частоте, отличающейся от резонансной частоты преобразователей, т,е. наибольшая амплитуда колебаний рабочего стержня получается в частотном диапазоне, где эффективность работы мала по сравнению с резонансной областью частот.Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем увеличения амплитуды воз- буждаемых колебаний.Это достигается тем, что в рабочем стержне выполнено коаксиальное сквозное отверстие, диаметр которого не превьииает одной трети его наружного диаметра.На чертеже, на котором изображено устройство для ультразвуковой обработки с эпюрами распределения смещений и деформаций в элементах устройства, вызванными распространением в них упругих продольных волн при наличии сквозного коаксиального отверстия и без него.Ультразвуковые преобразователи 1, например магнитострикционные, присоединяются к полуволновому стержню 2, Рабочий стержень 3 с коаксиальным сквозйым отверстием 4 соединяется со стержнем 2, За преобразователи 1663445 Формула изобретения 3н амот ан а обмот ка 5 воз буждени я. Кри.вая 6 - эпюра смещений стержня 2 прираспространении в нем упругой продольной волны при наличии сквозногокоаксиального отверстия 4 в рабочемстержне 3, а также эпюра смещенийстержня 2, если отверстия 4 в стержне 3 нет, Кривая 7 - эпюра деформаций в стержне 2 при налйчии отвер- стйя 4 в рабочем стержне 3, кривая8 - эпюра деформаций в стержне 2без.отверстия 4. Кривые 9 и 10зпюры смещений стержня 3 при распространении в нем упругой продольнойволны, кривые 11 и 12 - эпюры дефорьеций в стержне 3 соответственно при"наличии сквозного коаксиального отверстия 4 и без него.Устройство работает следующим образом.При подаче синфазногб напряжениявозбуждения, совпадающего по часто"- " те с мехайической резонансной частотой ультразвуковых преобразователей1, и тока поляризации на обмотку 5 "- "в силу магнитострикционного эффектапроисходит преобразование электрической энергии в механические колебанияпреобразователей. Преобразователи 1, 3 исоеййнеиные к полуволновому стержню 2 возбуждают в последнем упругуюпродолъную волну, которая создает вцентре стержня максимальные деформации, Эти деформации в силу эффектаПуассона возбуждают упругую продольную волну в рабочем стержне 3, Благодаря сквозному коаксиальному от верстию 4 в рабочем стержне З,прохо.3 йцФЙу "перпендикулярно оси распространения упругой продольной -волны встержне 2, уровень деформаций вслед-Ствие -концентрации напряжений в области,. примыкающей к отверстию, возрастает по сравнению с системой безотверстия 4 в стержне 3, Повышениеуровня деФормаций в элементе связиуменьшаетсвязанность ф стержней 2 и 3 настолько, что становится возможным сделать длину стержней 2 и 3 полуволновой, равной половине длиныупругой продольной волны в стержнена частоте, совпадающей с резонансной частотой преобразователей 1, что 5 приводит к увеличению амплитуды колебаний рабочего стержня 3 в 2,5-3раза, повышению уровня осевых йагрузок на стержень 3 без заметной расстройки системы и падения амплитуды 10 колебаний, осуществлению возможности непрерывных т ехн алогических процессов, связанных с ультразвуковойобработкой и одновременной транспортировкой через рабочий стержень раз личных сред и иэделий. 20 Устройство для ультразвуковойобработки, содержащее ультразвуко,вые преобразователи, закрепленныен а т орц ах полу волн овых ст ержн ейвыполненных в виде единой конструкциис рабочим стержнем, оси которых пер"пендикулярны оси рабочего стержня,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с1целью повышения эффективности работы устройства путем увеличения амплитуды возбуждаемых колебаний, врабочем стержне выполнено коаксиальное сквозное отверстие, диаметр которого не превышает одной трети егонаружнбго диаметра,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизеС. КаЬЛиЬо Это, Яф Мог,УЕц 1 юеейдабоп о 1 Яеопо 1 о ми 16 Эгесбопа 1 Соючеп 1 е.Яер, о Ое ИЬ ЗСА, 19 бЬ,То 1 цо,ч. Ч, р.Э 9-Ы,40 2. Поволоцкая Г.Ф, Расчет двухстержневого ультразвукового инструмента, работающего с малой активнойнагрузкой. "Акустический журнал ,М., Наука, 1975, т, ХХ 1, вып, 4,, Клюкина Темре,ц М.,Келемеш т но омитета ССС открытий окая наб им ППППатент , г . Ужгород, ул. П ная, 4 каз 2843/6 . Тираж 584 ЦЛИИПИ Государственного но делам изобретений зззюзз москва и-зз в