[发明专利]多方向振动的超声换能器、超声清洗装置和清洗方法

说明书

本发明属于换能器技术领域，涉及一种多方向振动的超声换能器、超声清洗装置和清洗方法，换能器包括底座和振动盖以及设置在振动盖内腔的振动柱；振动盖与底座之间设置密封隔振层；所述振动盖是空心筒状结构，倒置在底座上与底座连接形成密闭的空腔结构，所述振动柱的顶部与振动盖的中心连接，且振动柱受激励产生振动传递到振动盖上，通过振动盖辐射出纵向轴对称弯曲振动和沿径向横振动交替而成的合成振动。本发明换能器结构简单，体积小，产生纵向轴对称弯曲振动和沿径向横振动交替而成的合成振动，清洗无死角，超声频率高，清洗效果好。

技术领域

本发明属于换能器技术领域，涉及一种多方向振动的超声换能器、超声清洗装置和清洗方法。

背景技术

压电换能器是目前超声振动换能器的主要类型，其中多使用压电陶瓷，由于陶瓷容易加工成所需要的形状，可改变其组分和工艺以满足各种用途的高性能要求，因此使用很普遍；极化的压电陶瓷在周期信号激励下，产生伸缩振动，并通过振动杆将振动传输，实现电能与机械能的转换。现有的压电换能器大多是振动方向单一，通常是单独存在的一个振动即纵振动或者弯曲振动。

在超声清洗技术领域，若利用目前的压电换能器进行清洗时，由于振动方向单一，会在清洗槽底部与清洗槽内液体的液面之间产生驻波，驻波就有波节，波节的地方没有振动，容易形成清洗死角，导致清洗不彻底。

发明内容

针对现有压电换能器出现的技术问题，本发明提供一种多方向振动的超声换能器、超声清洗装置和清洗方法，换能器结构简单，体积小，产生纵向轴对称弯曲振动和沿径向横振动交替而成的合成振动，清洗无死角，超声频率高，清洗效果好。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种多方向振动的超声换能器包括底座和振动盖以及设置在振动盖内腔的振动柱；所述振动盖与底座之间设置密封隔振层；所述振动盖是空心筒状结构，倒置在底座上与底座连接形成密闭的空腔结构，所述振动柱的顶部与振动盖的中心连接，且振动柱受激励产生振动传递到振动盖上，通过振动盖辐射出纵向轴对称弯曲振动和沿径向横振动交替而成的合成振动。

进一步地，所述振动柱包括依次分布在同一轴线上并通过螺栓连接的前盖板、压电陶瓷堆、后盖板；所述前盖板设置在振动盖的底部中心位置，并向振动盖的内腔延伸。

进一步地，所述振动盖的内径R为15～63mm；所述振动盖的内径R与振动柱的直径r之比满足：1.2～5.04：1；所述振动盖的深度与振动柱的高度之比为1.03～1.04:1。

进一步地，所述前盖板高度、压电陶瓷堆高度以及后盖板高度为14：10：5～10。

一种超声清洗装置，包括所述的多方向振动的超声换能器以及清洗槽；所述多方向振动的超声换能器的底座固定在清洗槽的底部中心位置；所述多方向振动的超声换能器的振动盖延伸至清洗槽内，通过振动盖向清洗槽内辐射出纵向轴对称弯曲振动和沿径向横振动交替而成的合成振动，使清洗槽内形成横向振动和弯曲振动合成的稳定辐射声场。

进一步地，所述多方向振动的超声换能器的底座与清洗槽的底部连接位置设置有防水密封垫。

进一步地，所述多方向振动的超声换能器的底座与清洗槽的底部通过空心螺栓固定，所述多方向振动的超声换能器的压电陶瓷堆对应的正负极线穿过空心螺栓与激励电源连接。

一种超声清洗装置的清洗方法，为振动柱连接激励电源，产生振动，通过振动盖向清洗槽内辐射出纵向轴对称弯曲振动和沿径向横振动交替而成的合成振动，使清洗槽内形成横向振动和弯曲振动合成的稳定辐射声场。

进一步地，所述清洗方法具体包括：

1)振动柱的压电陶瓷堆受激励后产生沿轴向的纵振动；