[发明专利]一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置

摘要

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。

主权项

1.一种工业用大功率多向振幅调控超声振动装置，其特征在于：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（101）、圆形下端盖（102）、预应力螺栓（103）、碟形弹簧（104）、预应力螺母（105）、第一圆形隔声环（106）、第二圆形隔声环（107）、圆筒形防尘罩（108）、圆台形变幅杆（109）、圆环形节圆盘（110）；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（111）、五个圆形弛豫铁电单晶片（112）、五个圆形电极片（113）、条形电极片（114）、两个V形电极片（115）；圆形吸热绝缘垫（111）的端面分别贯通开设有五个圆形安装孔（116）；第一个圆形安装孔（116）位于圆形吸热绝缘垫（111）的端面中央；第二至第五个圆形安装孔（116）均位于圆形吸热绝缘垫（111）的端面边缘，且第二至第五个圆形安装孔（116）围绕圆形吸热绝缘垫（111）的轴线等距排列；五个圆形弛豫铁电单晶片（112）一一对应地嵌装于五个圆形安装孔（116）内；每个圆形弛豫铁电单晶片（112）的下端面均分别开设有若干道圆环形切缝（117）和若干道条形切缝（118）；各道圆环形切缝（117）的轴线均重合；各道条形切缝（118）均位于第一道圆环形切缝（117）的内侧，且各道条形切缝（118）的两端均与第一道圆环形切缝（117）连通；各道条形切缝（118）呈等距平行排列；各道圆环形切缝（117）和各道条形切缝（118）内均填充有高分子去耦材料；五个圆形电极片（113）一一对应地层叠于五个圆形弛豫铁电单晶片（112）的上端面；条形电极片（114）和两个V形电极片（115）均层叠于圆形吸热绝缘垫（111）的上端面；条形电极片（114）的前端面与第一个圆形电极片（113）的侧面固定；两个V形电极片（115）左右对称，且两个V形电极片（115）的开口相互正对；第一个V形电极片（115）的两个尾端面分别与第二个圆形电极片（113）的侧面和第三个圆形电极片（113）的侧面固定；第二个V形电极片（115）的两个尾端面分别与第四个圆形电极片（113）的侧面和第五个圆形电极片（113）的侧面固定；圆形上端盖（101）的下端面与压电主体的上端面接触；圆形上端盖（101）的侧面上端延伸设置有第一圆环形凸台；第一圆环形凸台的端面贯通开设有若干个第一沉头孔，且各个第一沉头孔围绕圆形上端盖（101）的轴线排列；各个第一沉头孔的头部均朝上；第一圆环形凸台的下端面开设有第一圆环形凹槽，且第一圆环形凹槽位于各个第一沉头孔的外侧；圆形下端盖（102）的上端面与压电主体的下端面接触；圆形下端盖（102）的侧面上端延伸设置有第二圆环形凸台；第二圆环形凸台的端面贯通开设有若干个第二沉头孔；第二沉头孔的数目与第一沉头孔的数目一致，且各个第二沉头孔与各个第一沉头孔一一正对；各个第二沉头孔的头部均朝下；第二圆环形凸台的上端面开设有第二圆环形凹槽，且第二圆环形凹槽与第一圆环形凹槽相互正对；圆形下端盖（102）的下端面中央延伸设置有第一圆柱形凸台，且第一圆柱形凸台的侧面设有外螺纹；预应力螺栓（103）的数目与第二沉头孔的数目一致；各个预应力螺栓（103）一一对应地贯穿各个第二沉头孔和各个第一沉头孔，且各个预应力螺栓（103）的头部一一对应地位于各个第二沉头孔的头部；碟形弹簧（104）的数目与预应力螺栓（103）的数目一致；各个碟形弹簧（104）一一对应地套设于各个预应力螺栓（103）上，且各个碟形弹簧（104）一一对应地位于各个第一沉头孔的头部；预应力螺母（105）的数目与预应力螺栓（103）的数目一致；各个预应力螺母（105）一一对应地旋拧于各个预应力螺栓（103）上，且各个预应力螺母（105）一一对应地紧压各个碟形弹簧（104）；第一圆形隔声环（106）嵌装于第一圆环形凹槽内；第二圆形隔声环（107）嵌装于第二圆环形凹槽内；圆筒形防尘罩（108）的内侧面上端与第一圆环形凸台的外侧面固定配合；圆筒形防尘罩（108）的内侧面下端与第二圆环形凸台的外侧面固定配合；圆筒形防尘罩（108）的侧面中部贯通开设有四个穿线孔（119），且各个穿线孔（119）围绕圆筒形防尘罩（108）的轴线排列；圆台形变幅杆（109）的粗端朝上、细端朝下；圆台形变幅杆（109）的上端面中央开设有第一盲螺孔，且圆台形变幅杆（109）通过第一盲螺孔旋拧于第一圆柱形凸台上；圆台形变幅杆（109）的下端面开设有三个圆形盲孔，且三个圆形盲孔围绕圆台形变幅杆（109）的轴线等距排列；三个圆形盲孔的孔底中央各延伸设置有一个第二圆柱形凸台；三个第二圆柱形凸台的侧面均设有外螺纹；圆环形节圆盘（110）的内侧面与圆台形变幅杆（109）的侧面中部固定为一体；所述多向调谐压电阵元包括圆柱形连接杆（201）、第一圆柱形钛合金块（202）、第一圆形压磁材料片（203）、第二圆柱形钛合金块（204）、第二圆形压磁材料片（205）、第三圆柱形钛合金块（206）、复合变幅杆（207）；圆柱形连接杆（201）的数目为三个；三个圆柱形连接杆（201）的上端面中央各开设有一个第二盲螺孔，且三个圆柱形连接杆（201）分别通过三个第二盲螺孔旋拧于三个第二圆柱形凸台上；三个圆柱形连接杆（201）的下端面均为中间低四周高的环形阶梯面；第一圆柱形钛合金块（202）的数目为三个；三个第一圆柱形钛合金块（202）的上端面均为中间高四周低的环形阶梯面；三个第一圆柱形钛合金块（202）的上端面分别与三个圆柱形连接杆（201）的下端面固定配合；第一圆形压磁材料片（203）的数目为三个；三个第一圆形压磁材料片（203）的上端面中央分别与三个第一圆柱形钛合金块（202）的下端面固定；第二圆柱形钛合金块（204）的数目为三个；三个第二圆柱形钛合金块（204）的上端面分别与三个第一圆形压磁材料片（203）的下端面中央固定；第二圆形压磁材料片（205）的数目为三个；三个第二圆形压磁材料片（205）的上端面中央分别与三个第二圆柱形钛合金块（204）的下端面固定；第三圆柱形钛合金块（206）的数目为三个；三个第三圆柱形钛合金块（206）的上端面分别与三个第二圆形压磁材料片（205）的下端面中央固定；三个第三圆柱形钛合金块（206）的下端面均为中间高四周低的环形阶梯面；复合变幅杆（207）的数目为三个；三个复合变幅杆（207）的上端面均为中间低四周高的环形阶梯面；三个复合变幅杆（207）的上端面分别与三个第三圆柱形钛合金块（206）的下端面固定配合。