[發(fā)明專(zhuān)利]基于耦合振動(dòng)的二維超聲波輻射器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810291966.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108580240B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林書(shū)玉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B06B1/06
• 分類(lèi)號(hào): B06B1/06;B06B3/00
• 代理公司: 西安永生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 申忠才

一種基于耦合振動(dòng)的二維超聲波輻射器，在超聲波輻射槽左側(cè)內(nèi)壁設(shè)左夾心式功率超聲換能器,左夾心式功率超聲換能器的右端設(shè)耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)換體，耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)換體的右端設(shè)與超聲波輻射槽右側(cè)內(nèi)壁聯(lián)接的右?jiàn)A心式功率超聲換能器，耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)換體的前端設(shè)與超聲波輻射槽前側(cè)內(nèi)壁聯(lián)接的前金屬棒、后端設(shè)與超聲波輻射槽后側(cè)內(nèi)壁聯(lián)接的后金屬棒。本發(fā)明通過(guò)與耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)換體相互聯(lián)接的2個(gè)夾心式功率超聲換能器和2個(gè)金屬棒且分別與矩形超聲波輻射槽聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)具有浸沒(méi)式超聲波輻射器四個(gè)方向超聲波輻射功能，避免了傳統(tǒng)的超聲波換能器單面輻射時(shí)存在的超聲波能量反射以及阻抗失配等問(wèn)題，提高夾心式壓電陶瓷換能器的功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲波清洗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種二維超聲波輻射器。

背景技術(shù)

超聲波清洗以及液體處理是一種全新的高科技物理清洗處理技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)。超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及聲沖流等對(duì)液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。目前所用的超聲波清洗機(jī)中，空化作用和聲沖流作用應(yīng)用地更多，超聲波清洗機(jī)主要由高性能超聲波換能器組成的清洗槽和特殊的超聲波發(fā)生器組成，超聲波發(fā)生器與清洗槽可以是分體或一體。超聲波清洗廣泛應(yīng)用于表面噴涂處理行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、電子行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、鐘表首飾行業(yè)、光學(xué)行業(yè)、紡織印染等行業(yè)。

目前超聲波清洗槽的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種，即傳統(tǒng)的開(kāi)放式超聲清洗槽以及浸沒(méi)式超聲波輻射器兩種，對(duì)于浸沒(méi)式超聲波輻射器，需要將浸沒(méi)式輻射器放置于某一種容器中。在傳統(tǒng)的超聲波清洗槽中，無(wú)論是開(kāi)放式還是浸沒(méi)式的，超聲波換能器都是處于單面輻射的工作狀態(tài)下，夾心式壓電陶瓷復(fù)合換能器的前輻射面與超聲波清洗槽緊密結(jié)合，以便實(shí)現(xiàn)超聲波的高效傳輸，換能器的后輻射面裸露在空氣中，由于換能器的后輻射端面是換能器振動(dòng)位移的波幅位置，盡管空氣的聲阻抗很低，但由于換能器后輻射面的位移較大，同時(shí)，由于空氣聲阻抗與換能器阻抗嚴(yán)重失配，在換能器的后輻射面處將產(chǎn)生嚴(yán)重的聲反射，因而造成換能器的功率損耗，降低換能器的效率。為了盡量減少此類(lèi)換能器的后向輻射功率，通常采用重金屬材料作為換能器的后蓋板材料，可以適當(dāng)?shù)臏p少換能器的后向輻射功率，仍然存在聲波的反射問(wèn)題，因而影響超聲波的作用范圍和實(shí)際效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種效率高、功率大，實(shí)現(xiàn)具有浸沒(méi)式超聲波輻射器的二維四個(gè)方向超聲波輻射功能的基于耦合振動(dòng)的二維超聲波輻射器。

解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：在超聲波輻射槽左側(cè)內(nèi)壁設(shè)置左夾心式功率超聲換能器,在左夾心式功率超聲換能器的右端設(shè)置有耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)換體4，耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)換體的右端設(shè)置有與超聲波輻射槽右側(cè)內(nèi)壁聯(lián)接的右?jiàn)A心式功率超聲換能器，耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)換體的前端設(shè)置有與超聲波輻射槽前側(cè)內(nèi)壁聯(lián)接的前金屬棒、后端設(shè)置有與超聲波輻射槽后側(cè)內(nèi)壁聯(lián)接的后金屬棒，左夾心式功率超聲換能器的中心線與右?jiàn)A心式功率超聲換能器的中心線重合，前金屬棒的中心線與后金屬棒的中心線重合，左夾心式功率超聲換能器的中心線和右?jiàn)A心式功率超聲換能器的中心線與前金屬棒的中心線和后金屬棒的中心線相互垂直。

本發(fā)明的前金屬棒和后金屬棒為圓柱體或圓臺(tái)體或圓柱與圓臺(tái)的復(fù)合體，所述的圓臺(tái)體形的前金屬棒的輸出端為大端與超聲波輻射槽前內(nèi)側(cè)聯(lián)接，圓臺(tái)體形的后金屬棒的輸出端為大端與超聲波輻射槽后內(nèi)側(cè)聯(lián)接；所述圓柱與圓臺(tái)復(fù)合體的前金屬棒的輸出端為大端與超聲波輻射槽前內(nèi)側(cè)聯(lián)接，圓柱與圓臺(tái)復(fù)合體的后金屬棒的輸出端為大端與超聲波輻射槽后內(nèi)側(cè)聯(lián)接。

本發(fā)明的圓臺(tái)體形的前金屬棒和圓臺(tái)體形的后金屬棒小端直徑與大端直徑比為1:1.1～2。

本發(fā)明的圓柱與圓臺(tái)的復(fù)合體的前金屬棒和圓柱與圓臺(tái)的復(fù)合體的后金屬棒的小端直徑與大端直徑比為1:1.1～2。