專利名稱：一種利用超聲波振動的砼振動裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用超聲波振動的砼振動裝置及其方法，用在砼施工中對砼進(jìn)行
振動密實(shí)上。
背景技術(shù)：
目前，砼施工中對砼進(jìn)行振動密實(shí)都是機(jī)械振動器，現(xiàn)行施工中普遍采用偏心式 或行星式振搗器，主要存在二個方面的問題一是頻率提高受到軸承壽命的限制，盡管采用 各種不同結(jié)構(gòu)，但由于受到振動軸承壽命的限制，有時只有十幾小時的工作時間，這嚴(yán)重制 約了振搗器的壽命和工作效率的提高。二是噪聲污染嚴(yán)重，這在城市建筑中嚴(yán)重影響到環(huán) 境。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供了一種利用超聲波振動的砼振動 裝置，沒有噪聲污染，振動頻率高，對砼密實(shí)效果好，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、方便高效的 特點(diǎn)。 為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種利用超聲波振動的砼振動裝 置，其特征在于，包括 超聲發(fā)生器通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電，并將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢ü?率輸出的超聲波振蕩，提供振動板作往復(fù)振動所需的能量； 換能器；換能器與超聲發(fā)生器相連，將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械 振動； 變幅桿變幅桿與換能器相連，將換能器獲得的超聲振動的振幅加以放大，以得到 超聲振搗所需要的振幅； 振動板振動板與變幅桿相連，接收經(jīng)變幅桿放大后傳遞的超聲振動，把振動傳給 砼骨料。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置如下 換能器采用壓電效應(yīng)換能器或磁致伸縮效應(yīng)換能器。 變幅桿為變截面桿，設(shè)置有兩根，變幅桿采用聲阻小、疲勞強(qiáng)度高材料制成，通過 變幅桿可以把振幅放大到0. 05 0. lmm。 振動板與變幅桿之間采用螺紋聯(lián)結(jié)，其螺紋聯(lián)結(jié)處涂以凡士林油脂，以防止存在 空氣間隙。安裝時，換能器、變幅桿和振動板應(yīng)選擇在振幅為零的"駐波節(jié)點(diǎn)"處固定。
本發(fā)明的次要目的是提供一種利用超聲波振動的砼振動方法，其特征在于，包括 以下步驟通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電，并將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某?聲波振蕩，傳遞給換能器，換能器將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，并借助 于變幅桿把振幅放大到0. 05 0. lmm左右，驅(qū)動振動板作超聲振動，把振動傳給砼骨料，使 砼產(chǎn)生重質(zhì)液體狀態(tài)，從而使砼密實(shí)。由于每秒鐘振動次數(shù)多達(dá)16000次以上，所以能夠產(chǎn)
3生很好的密實(shí)效果。 本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明通過利用超聲波振動的砼振動裝置，具有成本低， 結(jié)構(gòu)簡易、工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中標(biāo)號超聲發(fā)生器1、換能器2、變幅桿3、振動板4。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本實(shí)施例所指的一種利用利用超聲波振動的砼振動裝置，主要有超 聲發(fā)生器1、換能器2、變幅桿3、振動板4組成，超聲發(fā)生器1與換能器2通過導(dǎo)線相聯(lián)，變 幅桿3與換能器2相連，振動板4與變幅桿3相連。 超聲發(fā)生器超聲發(fā)生器(超聲電源)的作用是產(chǎn)生高頻交流電，并將高頻交流電 轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某暡ㄕ袷帲蕴峁┱駝影遄魍鶑?fù)振動所需的能量。其基本要求 是輸出功率和頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，工作可靠。 換能器；換能器與超聲發(fā)生器相連，其作用是將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波振蕩轉(zhuǎn) 換成機(jī)械振動?？刹捎脡弘娦?yīng)換能器和磁致伸縮效應(yīng)換能器兩種。壓電效應(yīng)換能器石 英晶體、鈦酸鋇(BaTi03)以及鋯鈦酸鉛(ZrPbTi03)等物質(zhì)在它們的兩介面上加以一定電 壓，則將產(chǎn)生一定的機(jī)械變形，這一現(xiàn)象稱為"壓電效應(yīng)"。如果兩面加上每秒16000次以上 的交變電壓，則該物質(zhì)產(chǎn)生高頻的伸縮變形，使周圍的介質(zhì)作超聲振動。為了獲得最大的超 聲波強(qiáng)度，應(yīng)使晶體管處于共振狀態(tài)，當(dāng)晶體片厚度為超聲波長的四分之一時，產(chǎn)生的振動 最為理想。磁到伸縮換能器鐵、鈷、鎳及其合金與鐵氧化體等材料，其長度能隨著所處磁場 的強(qiáng)度或伸或縮的現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。磁致伸縮換能器又可分為金屬的和鐵氧體的兩 類。金屬換能器機(jī)械強(qiáng)度高、單位面積幅射功率大，工作性能穩(wěn)定，電聲效率較低(30% 40%)?？捎糜诖?、中功率振搗器。由于溫度升高時磁致伸縮效應(yīng)減弱，需采用強(qiáng)制水冷。 鐵氧體磁致伸縮換能器的電聲效率較高(> 80% )，但機(jī)械強(qiáng)度低，單位面積幅射功率小， 可用于小功率超聲振搗器，可采用強(qiáng)制風(fēng)冷或自然冷卻。 變幅桿變幅桿與換能器相連，可設(shè)置有兩根，變幅桿是一根變截面桿，其作用是 將換能器獲得的超聲振動的振幅加以放大，以得到超聲振搗所需要的振幅。變幅桿能放大 振幅，是因為其是一根變截面桿，如圖l所示，通過此桿每一截面的振動能量是不變的(不 計傳播消耗)，截面小的地方能量密度大。因振幅正比于能量密度的平方根。表征變幅桿性 能的主要參數(shù)有共振頻率，位移振幅放大倍數(shù)、形狀因素、輸入阻抗隨頻率和負(fù)載變化特 性等。主要要求位移振幅放大倍數(shù)要大，輸入阻抗隨頻率和負(fù)載的變化要小。變幅桿的材料 要求聲阻小、疲勞強(qiáng)度高。常用45、65Mn、40Cr等。通過變幅桿可以把振幅放大到0. 05 O.mm左右。 振動板振動板與變幅桿相連，超聲波的機(jī)械振動經(jīng)變幅桿放大后傳遞給振動板， 使砼產(chǎn)生一定頻率的振動，振動板作為變幅桿的負(fù)載，是聲學(xué)部件的組成部分，其結(jié)構(gòu)尺 寸、質(zhì)量大小及其與變幅桿的連接好壞，對超聲振動系統(tǒng)的共振頻率和工作性能影響較大。 整個聲學(xué)部分的聯(lián)接部分應(yīng)該接觸緊密，否則超聲波傳遞過程中將損失很大能量。優(yōu)選地，振動板與變幅桿之間采用螺紋聯(lián)結(jié)，其螺紋聯(lián)結(jié)處涂以凡士林油脂，以防止存在空氣間隙。 換能器、變幅桿和振動板應(yīng)選擇在振幅為零的"駐波節(jié)點(diǎn)"處固定。按照振動的合成原理， 當(dāng)系統(tǒng)處在共振狀態(tài)時，只有在此駐點(diǎn)波節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)，從單方向入射波和反方向反射波引 起的質(zhì)點(diǎn)位移恰好大小相等、方向相反，合成位移為零。 本發(fā)明的具體工作原理如下一種利用超聲波振動的砼振動方法，包括以下步驟 通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電，并將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某暡ㄕ袷帲?傳遞給換能器，換能器將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，并借助于變幅桿 把振幅放大到0. 05 0. lmm左右，驅(qū)動振動板作超聲振動，把振動傳給砼骨料，使砼產(chǎn)生重 質(zhì)液體狀態(tài)，從而使砼密實(shí)。由于每秒鐘振動次數(shù)多達(dá)16000次以上，所以能夠產(chǎn)生很好的 密實(shí)效果。 本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明通過利用超聲波振動的砼振動裝置，具有成本低， 結(jié)構(gòu)簡易、工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種利用超聲波振動的砼振動裝置，其特征在于，包括超聲發(fā)生器通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電，并將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某暡ㄕ袷帲峁┱駝影遄魍鶑?fù)振動所需的能量；換能器；換能器與超聲發(fā)生器相連，將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動；變幅桿變幅桿與換能器相連，將換能器獲得的超聲振動的振幅加以放大，以得到超聲振搗所需要的振幅；振動板振動板與變幅桿相連，接收經(jīng)變幅桿放大后傳遞的超聲振動，把振動傳給砼骨料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超聲波振動的砼振動裝置，其特征在于換能器采 用壓電效應(yīng)換能器或磁致伸縮效應(yīng)換能器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超聲波振動的砼振動裝置，其特征在于變幅桿為 變截面桿，設(shè)置有兩根。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用超聲波振動的砼振動裝置，其特征在于變幅桿采用聲阻小、疲勞強(qiáng)度高材料制成，通過變幅桿可以把振幅放大到0. 05 0. lmm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用超聲波振動的砼振動裝置，其特征在于振動板與 變幅桿之間采用螺紋聯(lián)結(jié)，其螺紋聯(lián)結(jié)處涂以凡士林油脂，以防止存在空氣間隙。
6. —種利用超聲波振動的砼振動方法，其特征在于，包括以下步驟通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電，并將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某暡ㄕ袷帲瑐鬟f給換能器， 換能器將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，并借助于變幅桿把振幅放大到`0. 05 0. lmm左右，驅(qū)動振動板作超聲振動，把振動傳給砼骨料，使砼產(chǎn)生重質(zhì)液體狀態(tài)， 從而使砼密實(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用超聲波振動的砼振動裝置及其方法，包括超聲發(fā)生器、換能器、變幅桿和振動板。通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電，并將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某暡ㄕ袷?，傳遞給換能器，換能器將超聲發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波振蕩轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動，并借助于變幅桿把振幅放大到0.05～0.1mm左右，驅(qū)動振動板作超聲振動，把振動傳給砼骨料，使砼產(chǎn)生重質(zhì)液體狀態(tài)，從而使砼密實(shí)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、成本低、結(jié)構(gòu)簡易、振動效率高的特點(diǎn)。
文檔編號E04G21/06GK101748895SQ20091015550
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者黃德中 申請人:紹興文理學(xué)院