Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь

Полезная модель может быть использована в ультразвуковых устройствах промышленного назначения, например для обработки воды. Преобразователь содержит набор пьезокерамических пластин с электрическими выводами для подключения к генератору, переднюю и тыльную накладки, соединенные с торцевыми поверхностями пьезокерамических пластин, а между собой стянутые резьбовым соединением, закрытых дополнительным корпусом, состоящим из двух частей 7, каждая из которых установлена на одной из накладок 4 и 5 и закреплена на шайбе 3, установленной в области точки нулевых колебаний, причем в торце одной части корпуса выполнено отверстие 10 для вывода электрических проводов, один из которых дополнительно проходит через отверстие 9 в шайбе. Техническим результатом является повышение электробезопасности преобразователя.

Полезная модель относится к ультразвуковой технике и может быть использована в ультразвуковых устройствах промышленного назначения, например для обработки воды.

Известен пьезокерамический преобразователь (Абрамов О.В. «Ультразвуковая обработка материалов» М., Машиностроение, 1984 г.с.51), содержащий пакет пьезоэлектрических пластин, с одной стороны которого установлена излучающая накладка, а с другой - отражающая накладка, соединенные между собой стяжным болтом. К пьезокерамическим пластинам подведено электрическое напряжение.

Недостатком данного преобразователя является то, что область, в которой расположен пьезопакет, с подводящими электрическими проводами, остается открытой для свободного доступа человека к высокому напряжению.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является ультразвуковой пьезокерамический преобразователь, защищенный патентом РФ №2230615 (МПК В06В 1/06, H01L 41/09), который, содержит набор пьезокерамических пластин с электрическими контактами для подключения к генератору, разделенных между собой в области точки нулевых колебаний шайбой, диаметр которой превышает диаметр пьезокерамических пластин, а на части шайбы, выступающей за пределы пластин, выполнено отверстие. Он также содержит переднюю и тыльную накладки, соединенные с торцевыми поверхностями пьезокерамических пластин, а между собой стянутые резьбовым соединением.

Недостатком известного устройства является его недостаточно высокая безопасность. Преобразователи подобного типа работают с большим напряжением, величина которого определяется назначением прибора, она может иметь значения порядка нескольких сотен вольт и оно подается на пьезокерамические пластины. В известном устройстве часть преобразователя, в которой расположены пьезокерамические пластины с подведенным в ним высоким напряжением, не отделена от окружающего пространства и является областью повышенной опасности. Отсутствие изолированности пластин от окружающего пространства вызывает еще одно нежелательное явление:

пьезокерамические пластины при подаче высокого напряжения создают вокруг себя

электростатическое поле, которое поляризует частицы пыли в воздухе. Они осаждаются в этой части преобразователя и могут быть причиной короткого замыкания.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является разработка пьезокерамического преобразователя, в котором предусмотрена механическая защита области подведения высокого напряжения

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый преобразователь, так же как и известный, содержит набор пьезокерамических пластин с электрическими выводами для подключения к генератору, разделенных между собой в области точки нулевых колебаний шайбой, диаметр которой превышает диаметр пластин, а на части шайбы, выступающей за пределы пластин, выполнено отверстие, также содержит переднюю и тыльную накладки, соединенные с торцевыми поверхностями пьезокерамических пластин, а между собой стянутые резьбовым соединением.. Но, в отличие от известного, в предлагаемом преобразователе пьезокерамические пластины закрыты дополнительным корпусом, состоящим из двух частей, каждая из которых установлена на одной из накладок и закреплена на выступающей за пределы пластин части шайбы, причем в торце одной части корпуса выполнено отверстие для вывода электрических проводов, один из которых дополнительно проходит через отверстие в шайбе.

Достигаемый технический результат - увеличение электробезопасности преобразователя. Он достигается за счет того, что области подведения высокого напряжения к пьезокерамическим пластинам полностью закрыты от внешнего воздействия. Электрические провода при этом проходят от пластин через отверстие в дополнительном корпусе, при этом один провод дополнительно проходит через отверстие в шайбе.

Благодаря тому, что пьезокерамические пластины практически закрыты дополнительным корпусом, поступление загрязняющих частиц, содержащихся в окружающем воздухе, и их осаждение на пластинах значительно сокращается, поэтому вероятность короткого замыкания уменьшатся, а это является дополнительным техническим результатом.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 2 формулы полезной модели, характеризует преобразователь, в котором каждая часть дополнительного корпуса установлена на соответствующей накладке с помощью уплотнительного кольца, помещенного в канавку накладки, причем внутренний диаметр каждой части корпуса увеличивается в направлении от торца.

Внутренний диаметр дополнительного корпуса в самой узкой его части должен быть больше диаметра накладки, для того, чтобы его можно было надеть на накладку, но с другой стороны, он должен быть плотно установлен на накладке. Эту задачу решает уплотнительное кольцо, зафиксированное в канавке, выполненной в накладке. Совокупность признаков, сформулированная в пункте 3 формулы полезной модели, характеризует преобразователь, в котором дополнительный корпус и уплотнительное кольцо выполнены из электропроводящих материалов.

Выполнение дополнительного корпуса и уплотнительного кольца из электропроводящих материалов обеспечивает экранирование преобразователя и он перестает быть источником электромагнитных помех. Одновременно экранирующий корпус защищает преобразователь от внешних электромагнитных помех.

Совокупность признаков, сформулированная в пункте 4 формулы полезной модели, характеризует преобразователь, в котором в отверстии для вывода электрических проводов установлена втулка, выполненная их электроизоляционного материала.

При таком выполнении места вывода проводов из преобразователя дополнительно повышается безопасность работы преобразователя.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлен общий вид преобразователя, продольный разрез. Общий вид преобразователя представлен с учетом частных случаев выполнения по пунктам 2, 3, 4 формулы полезной модели.

Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь содержит пьезокерамические пластины 1, которые соединяются с генератором (не показан) с помощью выводов 2. Пакет пьезокерамических пластин разделен шайбой 3, которая помещена в области точки нулевых колебаний. Пакет пластин помещен между двумя накладками 4 и 5, передняя 5 является излучающей, а тыльная - отражающей 4. Накладки стянуты между собой стяжным болтом 6. Пьезокерамические пластины 1 закрыты дополнительным корпусом, который состоит из двух частей 7. Обе части жестко соединены с шайбой 3, а с накладками соединяются через уплотнительные кольца 8, каждое из которых помещено в канавки на накладках. В шайбе 3 и в торце одной части корпуса 7 выполнены отверстия 9 и 10 соответственно, для вывода электрических проводов 2. В отверстии 10 в дополнительном корпусе установлена диэлектрическая втулка 11, механически защищающая провода. При сборке преобразователя части корпуса 7 надеваются на накладки с противоположных сторон преобразователя навстречу друг другу. Предварительно в канавку на каждой накладке 4 и 5 помещают

уплотнительное кольцо 8. В процессе скреплении частей корпуса с шайбой 3 происходит уплотнение колец 8. При подведении к пьезокерамическим пластинам 1 высокочастотного напряжения возникают механические колебания, которые передаются на накладки. Благодаря тому, что диаметр внутренней части корпуса выполнен таким образом, что корпус может смещаться относительно уплотнительного кольца, корпус не оказывает влияния на поведение колебательной системы.

Описание пьезокерамического преобразователя показывает, что установка на накладках корпуса 7 с отверстием в нем при условии выполнения отверстия и в шайбе, позволяет механически защитить места электрических контактов проводов с пластинами, за счет чего повышается электрическая безопасность прибора. Корпус также защищает пластины от попадания на них грязи. При выполнении корпуса из дюралюминия и уплотнительных колец из электропроводящего материала экранируется возникающее при работе преобразователя электромагнитное поле и уменьшается налипание наэлектризованных частиц на пластины. За счет этого уменьшается вероятность возникновения короткого замыкания.

1. Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь, содержащий набор пьезокерамических пластин с электрическими выводами для подключения к генератору, разделенных между собой в области точки нулевых колебаний шайбой, диаметр которой превышает диаметр пластин, а на части шайбы, выступающей за пределы пластин, выполнено отверстие, переднюю и тыльную накладки, соединенные с торцевыми поверхностями пьезокерамических пластин, а между собой стянутые резьбовым соединением, отличающийся тем, что пьезокерамические пластины закрыты дополнительным корпусом, состоящим из двух частей, каждая из которых установлена на одной из накладок и закреплена на выступающей за пределы пластин части шайбы, причем в торце одной части корпуса выполнено отверстие для вывода электрических проводов, один из которых дополнительно проходит через отверстие в шайбе.

2. Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что каждая часть дополнительного корпуса установлена на соответствующей накладке с помощью уплотнительного кольца, помещенного в канавку накладки, причем внутренний диаметр каждой части корпуса увеличивается в направлении от торца.

3. Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительный корпус выполнен из материала с электромагнитной проводимостью.

4. Ультразвуковой пьезокерамический преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в отверстии для вывода электрических проводов установлена втулка, выполненная из электроизоляционного материала.