Устройство для ультразвуковой обработки материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 23 К 20/10 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) е ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АТЕН и инуховашиний ин В ериалов ний при варки и каней в устрой- реобра(21) 4888338/08(56) Авторское свидетельство СССРйг 1787092, кл. В 23 К 20/10, 1990.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: обработка матс помощью ультразвуковых колебамикросварке изделий, а также для срезки пластмасс, биологических тмедицине. Сущность изобретения: встве, состоящем из акустического и Изобретение относится к обработке материалов с помощью ультразвуковых колебаний и может быть использовано преимущественно при сварке и резке полимерных материалов и изделий, биологических тканей в медицине.На фиг. 1 приведен упрощенный чертеж этого устройства с изображением основных конструктивных элементов. Устройство- прототип состоит из ультразвукового преобразователя 1 с концентратором 2 и корпуса 3 с элементами крепления преобразователя 1. Преобразователь 1 размещен в корпусе 3 с помощью втулки 4, установленный в кольцо 5 и на прокладку 6, и упорных винтов 7. Для охлаждения преобразователя 1 устройство содержит радиатор 8, а в корпусе 3 имеются вентиляционные отверстия 9. Ох, Ж 18362 зователя с концентратором, для снижения шума, основным источником которого являются вентиляционные отверстия корпуса и открытый концентратор, корпус выполнен сплошным. Воздушная вентиляция обеспечена за счет сквозного зазора между экраном, установленным вокруг концентратора, и концентратором, корпусом и преобразователем и глушителя шума, установленного в противоположном концентратору конце корпуса. Экран имеет фланец на конце, который в рабочем положении устройства образует с обрабатываемой поверхностью звукозаглушающий канал, размеры которого обеспечивают эффективное снижение шума, излучаемого концентратором, а вся конструкция вцелом - естественное поступление воздуха в корпус для охлаждения преобразователя, 2 ил. лаждение происходит за счет конвекции воздушным потоком, поступающим через зазор между корпусом 3 и выходящим из него концентратором 2, а также через вентиляционные отверстия 9,Недостатком прототипа является высокий уровень шума, излучаемого открытым концентратором и преобразователем через вентиляционные отверстия корпуса.Целью изобретения является улучшение условий труда за счет снижения тонального шума, излучаемого устройством,Цель достигается путем экранирования и глушения тонального шума, излучаемого рабочим концом концентратора, и шума, излучаемого из зазора между концентратором и экраном. В известном устройстве для ультразвуковой обработки материалов, содер 1836202жэщем корпус, выполненный сплошным, вкотором закреплен акустический преобразователь с концентратором, глушитель шума и экран, глушитель шума закреплен накорпусе противоположно концентратору, 5экран выполнен с геометрической формой,соответствующей геометрической формеконцентратора, установлен вокруг него игерметично закреплен на корпусе, конечнаячасть экрана выполнена в виде фланца сшириной не менее Л/2 с плоскостью, перпендикулярной оси устройства, расположенной на расстоянии 0,3 Л от переднейкромки концентратора, где Л - длина волнытонального шума, 15Снижение шума, излучаемого из зазорамежду концентратором и экраном, обеспечивается за счет поворота звуковой волнына 90 в канале, образованном фланцем иобрабатываемой поверхностью. Снижениешума, излучаемого незакрытым экраномуонцом концентратора, обеспечивается засчет поворота на 90 О той части звуковойэнергии, которая попала в зазор между концентратором и экраном и отразилась назад 25в канал между фланцем и обрабатываемойповерхностью, за счет экранирования головы работника посредством фланца, а такжеза счет отражения звуковой волны на выходе из канала, образованного фпэнцем и обрабатываемой поверхностью,возникающего вследствие различия акустического сопротивления для плоской волнымежду укаэанными фланцем и обрабатываемой поверхностью и волны, излучаемой запределы фланца.Новые конструктивные признаки обеспечивают одновременно вентиляцию кор. пуса устройства и шумоглушение,Ка фиг, 1 показана конструкция прототипа; нэ фиг. 2 - пример реализации заявляемого устройства.Заявляемое устройство (см. Фиг. 2) содержит акустический преобразователь 1,концентратор 2 конусообразной формы, 45корпус 3, в котором с помощью втулки 4,установленной в кольцо 5 и на прокладку б,и упорных винтов 7 закреплен концентратор 2, Для эффективного охлаждения нэпреобразователе 1 закреплен радиатор 8.Корпус 3 выполнен сплошным и содержитна противоположном концентратору концеглушитель шума 10, выполненный в видетрубчатого канала, имеющего поворот на90". Канал образован стальной перфорированной трубкой 11 толщиной 1 мм с отверстиями, расположенными в шахматномпорядке, диаметром 3 мм: коэффициентперфорации не менее 0,4. Между трубкой 11 и внутренней поверхностью кожуха глушителя 10 помещен звукопоглощающий материал 12 - пенопласт с открытыми порами толщиной 5 мм, т.е, не менее Л/4. Здесь и далее геометрические размеры элементов конструкции устройства приводятся относительно типовой рабочей частоты ультразвуковых колебаний 1 Р 6, = 22 кГц, для которых длина волны Л в воздухе составляет 16 мм, Диаметр б 1 трубки 11 до поворота (в направлении излучаемого шума) составляет 20 мм (б 1Л), длина а 1 = 55 мм (а 1 = 3,5 Л). Диаметр б 2 трубки после поворота составляет 8 мм (б 2 = Л/2), длина а 2 = 70 мм (а 2 = 4,5 Л), Эффективность такого глушителя может быть рассчитана по известным формулам и составляет около 25 дБ. Конструктивно глушитель оформлен в виде рукоятки для удержания устройства во время работы.Устройство также содержит экран 13, закрепленный нэ корпусе 3 герметично через резиновую прокладку 14. Экран выполнен по форме концентратора 2 и установлен вокруг последнего с зазором не более Л/4 (с учетом облицовки внутренней поверхности экрана звукопоглощающим материалом), т,е, 4 мм, Между корпусом 3 и шейкой концентратора 2 имеется зазор, поэтому внутренний объем корпуса 3 оказывается связанным с внешней средой. Экран 13 изготовлен из стали толщиной 1 мм, собственная звукоизоляция которой на рабочей частоте составляет не менее 35 дБ.В оконечной части экран содержит фланец 15, выполненный в форме кольца шириной не менее Л/2 и установленный в плоскости, перпендикулярной продольной оси концентратора 2. Продольный размер экрана 13 с фланцем 15 выбран таким образом. чтобы расстояние между фланцем 15 и передней кромкой концентратора 2 было равно О,ЗЛ,Устройство работает следующим образом, Ультразвуковая обработка материала (сварка. пайка) осуществляется обычным путем за счет передачи в зону обработки через концентратор 2 акустических колебаний, возбуждаемых преобразователем 1. Поскольку рабочее положение устройства - концентратором вниз, то через нижний вентиляционный канал, образованный концентратором 2 и экраном 13 с фланцем 15, холодный воздух зэ счет конвекции поступает внутрь корпуса 3, охлаждает радиатор 8 и выходит через верхний вентиляционный канал в глушителе 10,Шум преобразователя 1 и концентратов ра 2 при достаточно большой собственнойзвукоизоляции корпуса 3 и экрана 13 излучается в окружающую среду преимущественно через два указанных вентиляционных канала.Шум, излучаемый верхним вентиляционным каналом, снижается посредством глушителя шума 10.Шум, излучаемый нижним вентиляционным каналом, снижается следующим образом. Излучаемый оконечной частью концентратора 2, в том числе, открытой рабочей частью, шум попадает в область между фланцем 15 и обрабатываемой поверхностью. В этом случае при работе устройства фланец 15 образует с обрабатываемой поверхностью звуковой канал шириной 1 з,3 Ли длиной 14Л/2. Акустическая волна, излучаемая через зазор между экраном 13 и концентратором 2, попадает в этот акустический канал и изменяет свое направление на угол более 90. Это приводит к снижению уровня шума на 5-8 дБ,Часть энергии шума, излучаемого рабочей частью концентратора 3, отражается от обрабатываемой поверхности внутрь экрана 13, где происходит дополнительное глушение шума. Другая часть энергии этого шума излучается в канал, образованный фланцем 15 и обрабатываемой поверхностью, Вследствие того, что канал имеет ширину 0,3 Л и длину не менее Л(2, в нем формируется плоская волна, На выходе за пределы фланца происходит преобразование формы волны, она становится близкой к сферической, В результате, из-за различия акустического сопротивления волн различной формы, на выходе за пределы фланца происходит отражение звуковой энергии обратно. В том числе часть отраженной 5 энергии попадает в зазор между концентратором 2 и экраном 13,где происходит ее поглощение, Кроме того фланец экранирует голову работающего от прямых звуковых колебаний, иЗлучаемых открытым рабочим 10 концом концентратора и зоной обработкиматериала,Формула изобретения15 .Устройство для ультразвуковой обработки материалов,содержащее корпус, выполненный сплошным, в котором закрепленакустический преобразователь с концентратором, глушитель шума и экран, глушитель20 шума закреплен на корпусе противоположно концентратору, экран выполнен геометрической формы, соответствующейгеометрической форме концентратора, установлен вокруг него и герметично закреп 25 лен на корпусе, отлича ющееся тем,что. с целью улучшения условий труда засчет снижения тонального шума, излучаемого устройством, конечная часть экрана выполнена в виде фланца шириной не менее30 Л/2 с торцевой плоскостью, перпендикулярной оси устройства, расположенной на расстоянии 0,3 Л от передней кромкиконцентратора, где Л- длина волны тонального шума,У. Максимишинец Редактор Г. Мельник ре Заказ, 2997 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/Б Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Состав Техред ль С. ГудовскиМ. Моргентал