Магнитострикционный преобразователь

.с присоединением заявки %в Гоеударстюный комитет СССР оо делам изобретениЯ и открытий(088.8) Опубликовано 30, 11,81. Б 1 оллетень ЗЧЪ 44 Дата опубликования описания 30. 1. 81(72) Авторы изобретения Г. Сучков и Н. Н. Дмитриев центральный ордена Трудового Красного Зн исследовательский институт черной ме им, И. П. Бардина) Заявител 54) ИАГНИТОСТ НЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ о 1 Ге ов ва о.т а объектом или В этом пр пластины, тын аемымсистемой кольцевы набран,ные рави друг от д и уложена Основн образоват ность кол 1 Оорых о сполож стоящи из коимеют радиально рвеликие и равнооруга отверстия,обмотка возбуждой недостаток данеля - небольшая и о ного пре нтенсивба й обраэователь ысотсую интенможет бытьтельных устИзобретение относится к техничес= .кой акустике, в частности, к ультра звуковой технике и может быть использовано в различных технологических процессах, например, при обработке жидких сред, сварке и т.д.Известен магнитострикционный преобразователь ультразвуковых радиальных колебаний, у которого обмотка возбуждения уложена вдоль всей поверхности магнитопровода 111.,Недостаток такого преобразователя - малая интенсивность колебаний, и, вследствие укаэанного расположения обмотки возбуждения, невозможность создания его акустического контакта с объектом обработки или волноводно-излучающей системой при расположении их, например, внутри преобразователя.Известен также преобразователь радиальных колебаний, у которого обмотка возбуждения не. препятствует непосредственному контакту с обрабаНаиболее близким по техническосущности к предлагаемому являетсямагннтострикционный преобраэователсодержащий монолитный пакет из дв 15полуволновых стержневых элементовнабранный иэ пластин, и обмоткувозбуждения, проходящую через оки элементов и размещенную иа стержнях 13.Однако известный препозволяющий получить всивность колебаний, неиспользован без дополнирдйств для получения интенсивныхколебаний в объекте обработки.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей известного устройства и повышение егоэффективности,Поставленная цель достигаетсятем, что в пакете выполнено централь-,ное отверстие диаметром 0,15-0,303,а полуволновые элементы расположенырадиально-симметрично относительноцентра отверстия, причем расстояниеот центра отверстия до ближайшейк нему точки поверхности каждого из,окон элементов составляет 0,1250,20 , где- длина продольнойультразвуковой волны в материалепреобразователя.На фиг. принеден вариант преобразователя с двумя полуволновымидвухстержневыми элементами; на фиг.2-,то же, с четырьмя полуволновыми двухстержневыми элементами; на фиг.3 -то же, с шестью полуволновыми трехстержневыми элементами.Преобразователь 1 набран из пластин 2, выполненных с центральнымотверстием 3, Пакет преобразователя.образован двумя, четырьмя или шестью,фиг. 1 а, 1 б и 1 в 3 полуволновыми элементами 4, равномерно расположеннымиотносительно отверстия 3, Каждый изэлементов имеет обмотку 5 возбуждения, проходящую через окна 6 элементов и уложенную на стержни, Кторцам элементов преобразователяприкреплены. прокладки из воздухоподобной резины 7, экранирующие врезультате излучения от этих торцов.Диаметр центрального отверстийпреобразователя составляет 0,15-0,33-.Выбор этих значений обусловлен тем,что при величине диаметра центрального отверстия 3 более 0,3механические напряжения, создаваемыеультразвуковыми колебаниями в местесопряжения полуволновых элементов 4,могут превышать предел прочностиматериала преобразователя 1, чтоприведет к его разрушению. При величине центрального отверстия 3 менее0,15 , наступает демпфирование полуволновых элементов 4 друг другом, врезультате чего интенсивность радиальных колебаний резко снижается..В предлагаемом преобразователефиг.1) диаметр центрального отверстия равен 0,2 , , что составляет52 мм.20 25 ЭО Расстояние от. центраотверстия до ближайшей к нему точки поверхности окна полуволнового элемента составляет 0,125-0,2 3 Минимальное расстояние между ними определяется величиной магнитного потока в полуволновых элементах 4, обеспечивающего необходимую акустическую мощность преобразователя 1. При увеличении этого расстояния больше 0,2 А значительно возрастает пассивная мас са накладки 1,ярма ) полуволнового элемента 4, в результате, чего изменяется его резонансная частота, аинтенсивность излучения колебанийпонижается. В предлагаемом преобразователе расстояние от центра отверстия до ближайшей к нему точки поверхности окна полуволнового элемента равна 40 мм и составляет О,5 ., Указанные размеры, при ширине пластиныи толщинепакета соответственно равных 65 и 55 мм,являются.оптимальными для преобразователя, рассчитанного на частоту 19,5 кГц. Расстояние между противолежащими торцами преобразователя составляет 259 мм, а толщина пластин, из которых он набран, равна 0,15 мм.Преобразователь работает следующим образом.Переменное электрическое напряжение, подводимое к обмоткам 5 от ультразвукового генератора, например УЗГ-10 (не показан), возбуждаетпродольные колебания в полуволновыхэлементах 4. Излучение акустическойэнергии в объект обработки осуществляется только с поверхности центрального отверстия 3 преобразователя фф 1, так как на его торцах расположеныэкранирующие прокладки 7.Площадь поверхности центральногоотверстия 3 преобразователя (фиг,сГи 8 ) равна 83 см. Потребляемая пре 4 ф обраэователем электрическая мощностьсоставляет около 1 О кВт, Электроакус-.тический КПД стержневых магнитострикционных преобразователей достигает20-253. Следовательно, мощность 10 упругих колебаний, излучаемая поверхностью центрального отверстия,составляет 2-2,5 кВт, т.е. интенсивность радиальных колебаний преобра 2зователя равна 20-30 Вт/см. ,ЫТаким образом, предлагаемый преобразователь позволит получать колебания интенсивностью в 1,5 раза вышепо .сравнению с известньи, Вместе с,этим, при равном количестве полуволновых элементов габаритные размерыколебательной системы с известнымпреобразователем примерно в два разабольше, чем предлагаемого. Крометого, более высокая. интенсивностьизлучения колебаний его позволит сократить время ультразвукового воздействия на объект обработки в рядетехнологических процессов. Так,на- Юпример, при очистке труб время обработки уменьшится в 2-2,5 раза, чтосокращает затраты на этот процесс,Магнитострикционный преобразова тель, содержащий монолитный пакет из полуволновых стержневых элементов, йо набранный иэ пластин, и обмотку возбуждения, проходящую через окно элементов и размещенную на стержнях,Формула изобретения 7.о т л и ча ю щ и й с я тем, что,с.целью расширения функциональныхвозможностей и повышения эффективности, в пакете выполнено центральное отверстие диаметром 0,05-0,30,а полуволновые. элементы расположенырадиально-симметрично относительноцентра отверстия, причем расстояниеот центра отверстия да ближайшейк нему точки поверхности каждогоиз окон элементов составляет О,О 0,20 1, где . - длина продольнойультразвуковой волны в материалепреобразователя,%Источники информации,принятые во внимание при экспертизе/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная ВН113 Тираж 530венного коизобретенийЖ-З 5, Раушс тета СССРоткрытийая наб., д