一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器

本发明涉及超声换能器，具体涉及一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器。

背景技术：

1、超声振动对挤压物体具有减少摩擦力的效果，在不会破坏物体原有结构并在使用时无污染，在机械加工、成型、装配等方面有广泛的应用。现有技术中超声波发生借助压电换能器，可以在超声频率范围内将电信号转化为压力振动信号。此外压力振动信号通过换能器的传递给介质或加工目标，换能器的结构尺寸一定程度上可以影响超声振动的传递方向传递效果。

2、现有超声换能器多为实心结构，需要超声振动降低中空管道内摩擦力时，现有换能器受其结构所限，通常在垂直于管道的方向通过换能器传递超声振动，换能器将电信号转换为机械振动，通过变幅杆等连接装置将振动传递到管道，此种情况下，存在管道内受超声振动影响不均匀、振动在管道内传递振型不统一、占用空间大等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，以解决现有技术中的不足，它能够使管道内受超声振动均匀，减少使用时对空间的占用。

2、本发明提供了一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，包括超声换能器本体，所述超声换能器本体的中部沿轴线方向开设有容纳管道的通道，所述超声换能器本体上设有用于固定所述管道的夹持组件；

3、所述超声换能器本体沿其轴线方向依次包括换能器后盖、声学变换件和超声振动变幅杆；所述换能器后盖、所述声学变换件与所述超声振动变幅杆通过一螺栓连接，所述螺栓沿中心线方向开设有供所述管道通过的第一通孔。

4、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，所述换能器后盖沿中心线方向开设有第二通孔，所述声学变换件沿中心线方向开设有第三通孔，所述超声振动变幅杆沿中心线方向开设有第四通孔，所述第一通孔、所述第二通孔、第三通孔、第四通孔的中心线与所述超声换能器本体的中心线于同一直线上，所述第四通孔靠近所述声学变换件的一端设有与所述螺栓配合的第一螺纹。

5、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，所述第四通孔远离所述声学变换件的一端为锥形孔，所述锥形孔的孔径沿远离所述声学变换件的一端逐渐增大；

6、所述夹持组件包括弹簧夹头和锁紧套，所述弹簧夹头的小端安装在所述第四通孔的锥形孔内，所述锥形孔的锥度小于所述弹簧夹头的锥度，所述锥形孔沿其轴线上的长度小于所述弹簧夹头沿其轴线方向的长度；所述锁紧套与所述超声换能器本体螺纹连接，所述弹簧夹头的大端抵靠在所述锁紧套远离所述超声换能器本体的一端的内壁上；所述锁紧套的中部开设有第五通孔，所述第五通孔、弹簧夹头的内孔、第四通孔和第一通孔依次连通构成所述通道。

7、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，所述超声振动变幅杆远离所述声学变换件的一端的外周开设有第二螺纹，所述锁紧套的内壁上开设有与所述第二螺纹适配的第三螺纹。

8、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，所述弹簧夹头为8-24条沟槽。

9、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，所述声学变换件为环形结构，所述声学变换件由三个相同型号、相同激励频率的声学变换器组成。

10、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，三个所述声学变换器之间采用胶粘结合，所述声学变换器之间采用绝缘层隔绝，绝缘材料整体包裹声学变换器。

11、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，所述声学变换器由压电陶瓷以及构成电极的金属组成。

12、如上所述的一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其中，优选的是，所述换能器后盖上开设有容纳所述螺栓端部的容纳凹槽，所述容纳凹槽与所述第二通孔的中心线位于同一直线上，且所述容纳凹槽的内径大于所述第二通孔的直径。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、1.本发明通过在超声换能器本体上设置容纳管道的通道和对管道进行固定的夹持组件，能够将超声振动均匀的传到管道上。

15、2.本发明的夹持组件沿超声换能器本体的长度方向设置，超声换能器本体与夹持组件均直接套设在管道上，减小了在对管道进行作用时占用的空间。

16、3.本发明的夹持组件可以让超声换能器本体夹持在不同尺寸外径的管道上，应对不同场景工作时泛用性更广。

17、4.本发明的拧紧螺栓采用中空形式，保证强度的同时使得本发明整体具有贯穿的中空空间，为管道预留空间，可以使得换能器长度方向夹持在管道上。

18、5.本发明整体设计存在贯穿中空空间，声学变换器组件可以依次排列在沿中空空间轴线方向组成超声振动阵列，提供更高效稳定输出的超声振动。

19、6.本发明通过螺栓提供的预紧力将超声换能器后盖、声学变换器、超声变幅杆压在一起，为声学变换器提供预压力，保证声学变换器在持续工作时不会因为振动开裂。

技术特征：

1.一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：包括超声换能器本体，所述超声换能器本体的中部沿轴线方向开设有容纳管道(10)的通道(11)，所述超声换能器本体上设有用于固定所述管道(10)的夹持组件；

2.根据权利要求1所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述换能器后盖(1)沿中心线方向开设有第二通孔(101)，所述声学变换件(2)沿中心线方向开设有第三通孔(201)，所述超声振动变幅杆(3)沿中心线方向开设有第四通孔(301)，所述第一通孔(401)、所述第二通孔(101)、第三通孔(201)、第四通孔(301)的中心线与所述超声换能器本体的中心线于同一直线上，所述第四通孔(301)靠近所述声学变换件(2)的一端设有与所述螺栓(4)配合的第一螺纹(5)。

3.根据权利要求2所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述第四通孔(301)远离所述声学变换件(2)的一端为锥形孔(6)，所述锥形孔(6)的孔径沿远离所述声学变换件(2)的一端逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述夹持组件包括弹簧夹头(7)和锁紧套(8)，所述弹簧夹头(7)的小端安装在所述第四通孔(301)的锥形孔(6)内，所述锥形孔(6)的锥度小于所述弹簧夹头(7)的锥度，所述锥形孔(6)沿其轴线上的长度小于所述弹簧夹头(7)沿其轴线方向的长度；所述锁紧套(8)与所述超声换能器本体螺纹连接，所述弹簧夹头(7)的大端抵靠在所述锁紧套(8)远离所述超声换能器本体的一端的内壁上；所述锁紧套(8)的中部开设有第五通孔(801)，所述第五通孔(801)、弹簧夹头(7)的内孔、第四通孔(301)和第一通孔(401)依次连通构成供管道(10)穿过的所述通道(11)。

5.根据权利要求4所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述超声振动变幅杆(3)远离所述声学变换件(2)的一端的外周开设有第二螺纹(9)，所述锁紧套(8)的内壁上开设有与所述第二螺纹(9)适配的第三螺纹(802)。

6.根据权利要求5所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述弹簧夹头(7)为8-24条沟槽。

7.根据权利要求2所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述声学变换件(2)为环形结构，所述声学变换件(2)由三个相同型号、相同激励频率的声学变换器组成。

8.根据权利要求7所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：三个所述声学变换器之间采用胶粘结合，所述声学变换器之间采用绝缘层(13)隔绝，绝缘材料整体包裹声学变换器。

9.根据权利要求7所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述声学变换器由压电陶瓷以及构成电极(15)的金属组成。

10.根据权利要求3所述的通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，其特征在于：所述换能器后盖(1)上开设有容纳所述螺栓(4)端部的容纳凹槽(102)，所述容纳凹槽(102)与所述第二通孔(101)的中心线位于同一直线上，且所述容纳凹槽(102)的内径大于所述第二通孔(101)的直径。

技术总结本发明公开了一种通用型具有中空贯穿空间的超声换能器，包括超声换能器本体，所述超声换能器本体的中部沿轴线方向开设有容纳管道的通道，所述超声换能器本体上设有用于固定所述管道的夹持组件；所述超声换能器本体沿其轴线方向依次包括换能器后盖、声学变换件和超声振动变幅杆；所述换能器后盖、所述声学变换件与所述超声振动变幅杆通过一螺栓连接，所述螺栓沿中心线方向开设有供所述管道通过的第一通孔。本发明够使管道内受超声振动均匀，减少使用时对空间的占用。技术研发人员：严鲁涛,王浩辰,李海源,李剑受保护的技术使用者：北京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17