[发明专利]一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置

说明书

本发明涉及工业用超声换能器，具体是一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置。本发明解决了现有工业用超声换能器输出功率低、不宜长时间工作、总体功率受限、使用灵活性差、机电转换效率低的问题。一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置，包括纵向振动超声振子和多向调谐压电阵元；所述纵向振动超声振子包括压电主体、圆形上端盖、圆形下端盖、预应力螺栓、碟形弹簧、预应力螺母、第一圆形隔声环、第二圆形隔声环、圆筒形防尘罩、圆台形变幅杆、圆环形节圆盘；所述压电主体由四个压电单元自上而下层叠而成。本发明适用于各种超声加工领域。

技术领域

本发明涉及工业用超声换能器，具体是一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置。

背景技术

工业用超声换能器广泛应用于超声清洗、超声焊接、超声搅拌、超声粉碎、超声乳化、超声除气、超声雾化、超声浸渍、超声凝聚、超声促进化学反应、电镀及材料疲劳试验等超声加工领域。现有工业用超声换能器由于自身结构所限，存在如下问题：其一，现有工业用超声换能器的输出端振幅较小，导致其存在输出功率低的问题。其二，现有工业用超声换能器在长时间工作后会出现发热严重的现象，因此其不宜长时间工作。其三，现有工业用超声换能器通常只能配套一台超声波电源，导致其输入功率受限、振型不可控，由此导致其总体功率受限、使用灵活性差。其四，现有工业用超声换能器的预应力通常由单个预应力螺栓提供，导致其压电晶体受力不均匀，由此导致其机电转换效率低。基于此，有必要发明一种全新的工业用超声换能器，以解决现有工业用超声换能器输出功率低、不宜长时间工作、总体功率受限、使用灵活性差、机电转换效率低的问题。

发明内容

本发明为了解决现有工业用超声换能器输出功率低、不宜长时间工作、总体功率受限、使用灵活性差、机电转换效率低的问题，提供了一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置，包括纵向振动超声振子和多向调谐压电阵元；

所述纵向振动超声振子包括压电主体、圆形上端盖、圆形下端盖、预应力螺栓、碟形弹簧、预应力螺母、第一圆形隔声环、第二圆形隔声环、圆筒形防尘罩、圆台形变幅杆、圆环形节圆盘；

所述压电主体由四个压电单元自上而下层叠而成；每个压电单元均包括圆形吸热绝缘垫、五个圆形弛豫铁电单晶片、五个圆形电极片、条形电极片、两个V形电极片；

圆形吸热绝缘垫的端面分别贯通开设有五个圆形安装孔；第一个圆形安装孔位于圆形吸热绝缘垫的端面中央；第二至第五个圆形安装孔均位于圆形吸热绝缘垫的端面边缘，且第二至第五个圆形安装孔围绕圆形吸热绝缘垫的轴线等距排列；五个圆形弛豫铁电单晶片一一对应地嵌装于五个圆形安装孔内；每个圆形弛豫铁电单晶片的下端面均分别开设有若干道圆环形切缝和若干道条形切缝；各道圆环形切缝的轴线均重合；各道条形切缝均位于第一道圆环形切缝的内侧，且各道条形切缝的两端均与第一道圆环形切缝连通；各道条形切缝呈等距平行排列；各道圆环形切缝和各道条形切缝内均填充有高分子去耦材料；五个圆形电极片一一对应地层叠于五个圆形弛豫铁电单晶片的上端面；条形电极片和两个V形电极片均层叠于圆形吸热绝缘垫的上端面；条形电极片的前端面与第一个圆形电极片的侧面固定；两个V形电极片左右对称，且两个V形电极片的开口相互正对；第一个V形电极片的两个尾端面分别与第二个圆形电极片的侧面和第三个圆形电极片的侧面固定；第二个V形电极片的两个尾端面分别与第四个圆形电极片的侧面和第五个圆形电极片的侧面固定；