[發明專利]多方向振動的超聲換能器、超聲清洗裝置和清洗方法

有效

• 申請號: 202110962715.5
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113663980B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 賀西平;康曉妍
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12;B08B13/00;B06B1/06
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 曹宇飛

本發明屬于換能器技術領域，涉及一種多方向振動的超聲換能器、超聲清洗裝置和清洗方法，換能器包括底座和振動蓋以及設置在振動蓋內腔的振動柱；振動蓋與底座之間設置密封隔振層；所述振動蓋是空心筒狀結構，倒置在底座上與底座連接形成密閉的空腔結構，所述振動柱的頂部與振動蓋的中心連接，且振動柱受激勵產生振動傳遞到振動蓋上，通過振動蓋輻射出縱向軸對稱彎曲振動和沿徑向橫振動交替而成的合成振動。本發明換能器結構簡單，體積小，產生縱向軸對稱彎曲振動和沿徑向橫振動交替而成的合成振動，清洗無死角，超聲頻率高，清洗效果好。

技術領域

本發明屬于換能器技術領域，涉及一種多方向振動的超聲換能器、超聲清洗裝置和清洗方法。

背景技術

壓電換能器是目前超聲振動換能器的主要類型，其中多使用壓電陶瓷，由于陶瓷容易加工成所需要的形狀，可改變其組分和工藝以滿足各種用途的高性能要求，因此使用很普遍；極化的壓電陶瓷在周期信號激勵下，產生伸縮振動，并通過振動桿將振動傳輸，實現電能與機械能的轉換。現有的壓電換能器大多是振動方向單一，通常是單獨存在的一個振動即縱振動或者彎曲振動。

在超聲清洗技術領域，若利用目前的壓電換能器進行清洗時，由于振動方向單一，會在清洗槽底部與清洗槽內液體的液面之間產生駐波，駐波就有波節，波節的地方沒有振動，容易形成清洗死角，導致清洗不徹底。

發明內容

針對現有壓電換能器出現的技術問題，本發明提供一種多方向振動的超聲換能器、超聲清洗裝置和清洗方法，換能器結構簡單，體積小，產生縱向軸對稱彎曲振動和沿徑向橫振動交替而成的合成振動，清洗無死角，超聲頻率高，清洗效果好。

為了實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種多方向振動的超聲換能器包括底座和振動蓋以及設置在振動蓋內腔的振動柱；所述振動蓋與底座之間設置密封隔振層；所述振動蓋是空心筒狀結構，倒置在底座上與底座連接形成密閉的空腔結構，所述振動柱的頂部與振動蓋的中心連接，且振動柱受激勵產生振動傳遞到振動蓋上，通過振動蓋輻射出縱向軸對稱彎曲振動和沿徑向橫振動交替而成的合成振動。

進一步地，所述振動柱包括依次分布在同一軸線上并通過螺栓連接的前蓋板、壓電陶瓷堆、后蓋板；所述前蓋板設置在振動蓋的底部中心位置，并向振動蓋的內腔延伸。

進一步地，所述振動蓋的內徑R為15～63mm；所述振動蓋的內徑R與振動柱的直徑r之比滿足：1.2～5.04：1；所述振動蓋的深度與振動柱的高度之比為1.03～1.04:1。

進一步地，所述前蓋板高度、壓電陶瓷堆高度以及后蓋板高度為14：10：5～10。

一種超聲清洗裝置，包括所述的多方向振動的超聲換能器以及清洗槽；所述多方向振動的超聲換能器的底座固定在清洗槽的底部中心位置；所述多方向振動的超聲換能器的振動蓋延伸至清洗槽內，通過振動蓋向清洗槽內輻射出縱向軸對稱彎曲振動和沿徑向橫振動交替而成的合成振動，使清洗槽內形成橫向振動和彎曲振動合成的穩定輻射聲場。

進一步地，所述多方向振動的超聲換能器的底座與清洗槽的底部連接位置設置有防水密封墊。

進一步地，所述多方向振動的超聲換能器的底座與清洗槽的底部通過空心螺栓固定，所述多方向振動的超聲換能器的壓電陶瓷堆對應的正負極線穿過空心螺栓與激勵電源連接。

一種超聲清洗裝置的清洗方法，為振動柱連接激勵電源，產生振動，通過振動蓋向清洗槽內輻射出縱向軸對稱彎曲振動和沿徑向橫振動交替而成的合成振動，使清洗槽內形成橫向振動和彎曲振動合成的穩定輻射聲場。

進一步地，所述清洗方法具體包括：

1)振動柱的壓電陶瓷堆受激勵后產生沿軸向的縱振動；