双向辐射式超声波换能器制造技术

本实用新型专利技术提供一种双向辐射式超声波换能器，其中包括由压电陶瓷片，两侧装有下底面向上的棱台状聚能器，中空且内、外表面为棱台状的匹配反射套贴合于棱台状聚能器，连接螺栓通过连接两侧的匹配反射套、棱台状聚能器，将压电陶瓷片垂直夹持在两棱台状聚能器之间，从而实现压电陶瓷板两侧的声能可同向传入清洗槽。本实用新型专利技术具有转换效率高、能量消耗少、制造成本低、清洗质量高等特点的超声波换能器。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

双向辐射式超声波换能器
本技术涉及超声波清洗、焊接、探伤用的超声波换能器，特 别是涉及一种用于超声波清洗设备使用的换能器结构。技术背景 现有技术中用于超声波清洗的超声换能器，均为压电陶瓷片一侧 传输声能的结构，即压电陶瓷片的辐射面采用喇叭型或圆柱型铝质聚能器，作 为传输声波的通道，同时用于限定压电陶瓷片的振荡频率和振荡振幅；压电陶 瓷片的另一侧(即背面)装有矫顽力低、电磁性能好的匹配反射套，作为抑制 和反射声波的屏蔽装置。这种传统的一侧传输声能的换能器结构，在工程应用 中虽具有声波定向、集中、辐射面的声能损失较小等特点，但压电陶瓷片的背面效应还存在下述缺陷1、由于背面声波辐射的方向与辐射面传输的方向相反， 背面的声能虽然与辐射面具有同等的声强，但无法并入辐射面的传导方向，不 能得到有效的利用；2、压电陶瓷片背面安装的匹配反射块对背面辐射的声波虽 起一定的抑制和屏蔽作用，但背面辐射的声波经匹配反射块的衍射，会抵消辐 射面的声强，产生分散于主振频率的谐振，从而降低换能器的转换效率和清洗 效果；3、由于现有换能器结构只能进行一侧声能的传输，声电转换效率较低， 一般《1/2,电能损耗较大；4、尽管换能器是一侧工作，但需提供压电陶瓷片 整体振荡所需的输入功率，其中，背面振荡消耗的电功率在清洗中没有任何意 义。这样，不仅增加了换能器的数量，而且大幅度提高了超声波发生器功放电 路的制造成本，使超声波技术很难用于民品生产等等。另外中国专利公告的96236768. 0《带双共振腔的压电陶瓷超声波换能器》，这种换能器在驱赶鼠、蚊、 蝇的危害中，采用了压电陶瓷片两侧安装聚能谐振腔的结构，虽然压电陶瓷片 两侧的声能AlJ得到有效利用，但仍无法改变声波传导的方向。该种换能结构仅适于声波的异向传导，无法用于两侧同向传导的清洗设备。综上所述，现有技 术中超声波换能器结构还存在上述缺陷，在工业清洗，特别是在民用清洗设备 的应用中，亟待研发一种可实现两侧同向传导的、转换效率高、能量消耗少、 制造成本低的超声波换能器结构。
技术实现思路
本技术所述的双向辐射式超声波换能器研发的S的，是提供一种两侧带有棱台状据能器和棱台状匹配反射套的超声聚能器，从而将压电陶 瓷片两侧辐射的声波在同一方向传导并折射到清洗槽。以有效利用压电陶瓷片 背面的能量，减少换能器的数量，提高换能器的转换效率，降低换能器的输入 功率和制造成本，使之广泛用于民品生产。本技术所述的双向辐射式超声波换能器的技术方案，主要包括压电陶瓷片l两侧装有下底面向上的棱台状聚能器2，内表面贴合丁棱台状聚能器2 的匹配反射套3，连接螺栓4穿过并紧固T压电陶瓷片1两侧的聚能器2和匹配 反射套3，将压电陶瓷片l垂直夹持在两棱台状聚能器之问，构成双向辐射式超 声波换能器，聚能器2与匹配反射套3的下底面贴合T清洗槽5。本技术所述的双向辐射式超声波换能器的技术方案是这样实现的当 超声波发生器驱动压电陶瓷片1振荡时，陶瓷片垂直于清洗槽5的两侧端面， 产生的声波，沿陶瓷片l振荡的方向，传入底面向上的棱台状聚能器2，其中部 分声波在储能块各斜面的引导下转入清洗槽5;另有穿过储能块的部分声波，在 具有反射和屏蔽性能、且包覆储能块(除上顶面)外表面的匹配反射套3的作 用下，沿反射套3各斜面方向，折射到清洗槽5，使压电陶瓷片1两侧的声波均 可折射到清洗槽5中，以达到减少换能器的数量，增强清洗效果的目的。本技术所述的双向辐射式超声波换能器可实现双向辐射传导，在淸洗难度较低，清洗槽容积较大的清洗设备的应用中具有下述有益效果1、 通过压电陶瓷片的两侧辐射，可扩展换能器的辐射面积，从而减少换 能器的数量，压降低制造成本；2、 减小超声波发生器功放电路的输出功率，同时降低清洗机的能耗；3、 双向辐射式超声波换能器经斜面折射后，有助于声波的异向传导，使 清洗液各处的空化均匀，便于提高清洗质量；4、 双向辐射式超声波换能器扩火了聚能器与清洗槽的粘和面积，有助于 提高换能器与清洗槽的连接强度；5、 双向辐射式超声波换能器通过实现斜面折射，可缓解声波反向折射形 成的噪声，有助于实现无噪声超声清洗。附图说明 图1是双向辐射式超声波换能器的结构示意图 图2是图1的A向视图 阁3是图1的左视图 图4是图1的俯视图图5是双向辐射式超声波换能器用于清洗机、洗碗机装配示意图图中l一压电陶瓷片；2—棱台状聚能器；3—匹配反射套 4一连接螺栓；5—清洗槽；具体实施方式实施例1 图5为本技术所述的采用双向辐射式超声波换能器的超声波清洗机或洗碗机示意图(如图2所示)。双向辐射式超声波换能器中的棱台式聚能器，根据清洗槽规格、清洗液种类、淸洗物的形状、清洗难 度及声波折射方式，经声学设计后，采用相应的角度、形状和尺寸，且采用金属材料制作；匹配反射套采用矫顽力低、电磁性能好的电工纯铁制作；用连接 螺栓连接一体后，进行频率、振幅和功率的测试、分组匹配，再经过换能器的 常规工艺处理后，将换能器粘和于清洗槽的底面和侧面。调试并连接与换能器 设计参数相匹配的超声波发生器，使换能器产生双向辐射的声波，以提高清洗 效果。权利要求1. 本技术提供一种双向辐射式超声波换能器，其特征在于压电陶瓷片两侧装有下底面向上的棱台状聚能器，中空且内、外表面为棱台状的匹配反射套贴合于棱台状聚能器，连接螺栓通过连接一侧的匹配反射套、棱台状聚能器、安装在压电陶瓷板另一侧的棱台聚能器及另一侧的匹配反射套，将压电陶瓷片垂直夹持在两棱台状聚能器之间。2、 按权利要求1所述的双向辐射式超声波换能器，其特征在于聚能器还可 制作成直方体、半圆柱体或适T声波转向辐射的其它形状。3、 按权利要求l所述的双向辐射式超声波换能器，其特征在于匹配反射套 还可制作成内表面为与棱台状聚能器外形贴合、外形为直方体状。4、 按权利要求1所述的双向辐射式超声波换能器，其特征在于整体连接结 构还可采用通过紧同两侧聚能器夹持压电陶瓷片、然后将匹配反射套紧固 丁'聚能器的连接结构。5、 按权利要求所述的双向辐射式超声波换能器，其特征存::r:两侧聚能器 的上底面或下底面可连为一体。专利摘要本技术提供一种双向辐射式超声波换能器，其中包括由压电陶瓷片，两侧装有下底面向上的棱台状聚能器，中空且内、外表面为棱台状的匹配反射套贴合于棱台状聚能器，连接螺栓通过连接两侧的匹配反射套、棱台状聚能器，将压电陶瓷片垂直夹持在两棱台状聚能器之间，从而实现压电陶瓷板两侧的声能可同向传入清洗槽。本技术具有转换效率高、能量消耗少、制造成本低、清洗质量高等特点的超声波换能器。文档编号B06B1/06GK201086059SQ200720146849公开日2008年7月16日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日专利技术者刘春伟, 张爱民, 郭庆松 申请人:河北普莱电器有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
本实用新型提供一种双向辐射式超声波换能器，其特征在于：压电陶瓷片两侧装有下底面向上的棱台状聚能器，中空且内、外表面为棱台状的匹配反射套贴合于棱台状聚能器，连接螺栓通过连接一侧的匹配反射套、棱台状聚能器、安装在压电陶瓷板另一侧的棱台聚能器及另一侧的匹配反射套，将压电陶瓷片垂直夹持在两棱台状聚能器之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱民，郭庆松，刘春伟，
申请(专利权)人：河北普莱电器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]