专利名称：一种利用超声波振动的砼振动装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种利用超声波振动的砼振动装置及其方法，用在砼施工中对砼进行
振动密实上。
背景技术：
目前，砼施工中对砼进行振动密实都是机械振动器，现行施工中普遍采用偏心式 或行星式振捣器，主要存在二个方面的问题一是频率提高受到轴承寿命的限制，尽管采用 各种不同结构，但由于受到振动轴承寿命的限制，有时只有十几小时的工作时间，这严重制 约了振捣器的寿命和工作效率的提高。二是噪声污染严重，这在城市建筑中严重影响到环 境。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的主要目的在于提供了一种利用超声波振动的砼振动 装置，没有噪声污染，振动频率高，对砼密实效果好，本发明具有结构设计合理、方便高效的 特点。 为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案，一种利用超声波振动的砼振动装 置，其特征在于，包括 超声发生器通过超声发生器产生高频交流电，并将高频交流电转变为有一定功 率输出的超声波振荡，提供振动板作往复振动所需的能量； 换能器；换能器与超声发生器相连，将超声发生器产生的超声波振荡转换成机械 振动； 变幅杆变幅杆与换能器相连，将换能器获得的超声振动的振幅加以放大，以得到 超声振捣所需要的振幅； 振动板振动板与变幅杆相连，接收经变幅杆放大后传递的超声振动，把振动传给 砼骨料。
本发明进一步设置如下 换能器采用压电效应换能器或磁致伸縮效应换能器。 变幅杆为变截面杆，设置有两根，变幅杆采用声阻小、疲劳强度高材料制成，通过 变幅杆可以把振幅放大到0. 05 0. lmm。 振动板与变幅杆之间采用螺纹联结，其螺纹联结处涂以凡士林油脂，以防止存在 空气间隙。安装时，换能器、变幅杆和振动板应选择在振幅为零的"驻波节点"处固定。
本发明的次要目的是提供一种利用超声波振动的砼振动方法，其特征在于，包括 以下步骤通过超声发生器产生高频交流电，并将高频交流电转变为有一定功率输出的超 声波振荡，传递给换能器，换能器将超声发生器产生的超声波振荡转换成机械振动，并借助 于变幅杆把振幅放大到0. 05 0. lmm左右，驱动振动板作超声振动，把振动传给砼骨料，使 砼产生重质液体状态，从而使砼密实。由于每秒钟振动次数多达16000次以上，所以能够产
3生很好的密实效果。 本发明的有益效果如下本发明通过利用超声波振动的砼振动装置，具有成本低， 结构简易、工作效率高的优点。
图1是本发明的结构示意图。 图中标号超声发生器1、换能器2、变幅杆3、振动板4。
具体实施例方式
如图1所示，本实施例所指的一种利用利用超声波振动的砼振动装置，主要有超 声发生器1、换能器2、变幅杆3、振动板4组成，超声发生器1与换能器2通过导线相联，变 幅杆3与换能器2相连，振动板4与变幅杆3相连。 超声发生器超声发生器(超声电源)的作用是产生高频交流电，并将高频交流电 转变为有一定功率输出的超声波振荡，以提供振动板作往复振动所需的能量。其基本要求 是输出功率和频率在一定范围内连续可调，工作可靠。 换能器；换能器与超声发生器相连，其作用是将超声发生器产生的超声波振荡转 换成机械振动。可采用压电效应换能器和磁致伸縮效应换能器两种。压电效应换能器石 英晶体、钛酸钡(BaTi03)以及锆钛酸铅(ZrPbTi03)等物质在它们的两介面上加以一定电 压，则将产生一定的机械变形，这一现象称为"压电效应"。如果两面加上每秒16000次以上 的交变电压，则该物质产生高频的伸縮变形，使周围的介质作超声振动。为了获得最大的超 声波强度，应使晶体管处于共振状态，当晶体片厚度为超声波长的四分之一时，产生的振动 最为理想。磁到伸縮换能器铁、钴、镍及其合金与铁氧化体等材料，其长度能随着所处磁场 的强度或伸或縮的现象称为磁致伸縮效应。磁致伸縮换能器又可分为金属的和铁氧体的两 类。金属换能器机械强度高、单位面积幅射功率大，工作性能稳定，电声效率较低(30% 40%)。可用于大、中功率振捣器。由于温度升高时磁致伸縮效应减弱，需采用强制水冷。 铁氧体磁致伸縮换能器的电声效率较高(> 80% )，但机械强度低，单位面积幅射功率小， 可用于小功率超声振捣器，可采用强制风冷或自然冷却。 变幅杆变幅杆与换能器相连，可设置有两根，变幅杆是一根变截面杆，其作用是 将换能器获得的超声振动的振幅加以放大，以得到超声振捣所需要的振幅。变幅杆能放大 振幅，是因为其是一根变截面杆，如图l所示，通过此杆每一截面的振动能量是不变的(不 计传播消耗)，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。表征变幅杆性 能的主要参数有共振频率，位移振幅放大倍数、形状因素、输入阻抗随频率和负载变化特 性等。主要要求位移振幅放大倍数要大，输入阻抗随频率和负载的变化要小。变幅杆的材料 要求声阻小、疲劳强度高。常用45、65Mn、40Cr等。通过变幅杆可以把振幅放大到0. 05 O.mm左右。 振动板振动板与变幅杆相连，超声波的机械振动经变幅杆放大后传递给振动板， 使砼产生一定频率的振动，振动板作为变幅杆的负载，是声学部件的组成部分，其结构尺 寸、质量大小及其与变幅杆的连接好坏，对超声振动系统的共振频率和工作性能影响较大。 整个声学部分的联接部分应该接触紧密，否则超声波传递过程中将损失很大能量。优选地，振动板与变幅杆之间采用螺纹联结，其螺纹联结处涂以凡士林油脂，以防止存在空气间隙。 换能器、变幅杆和振动板应选择在振幅为零的"驻波节点"处固定。按照振动的合成原理， 当系统处在共振状态时，只有在此驻点波节点平面内，从单方向入射波和反方向反射波引 起的质点位移恰好大小相等、方向相反，合成位移为零。 本发明的具体工作原理如下一种利用超声波振动的砼振动方法，包括以下步骤 通过超声发生器产生高频交流电，并将高频交流电转变为有一定功率输出的超声波振荡， 传递给换能器，换能器将超声发生器产生的超声波振荡转换成机械振动，并借助于变幅杆 把振幅放大到0. 05 0. lmm左右，驱动振动板作超声振动，把振动传给砼骨料，使砼产生重 质液体状态，从而使砼密实。由于每秒钟振动次数多达16000次以上，所以能够产生很好的 密实效果。 本发明的有益效果如下本发明通过利用超声波振动的砼振动装置，具有成本低， 结构简易、工作效率高的优点。
权利要求
一种利用超声波振动的砼振动装置，其特征在于，包括超声发生器通过超声发生器产生高频交流电，并将高频交流电转变为有一定功率输出的超声波振荡，提供振动板作往复振动所需的能量；换能器；换能器与超声发生器相连，将超声发生器产生的超声波振荡转换成机械振动；变幅杆变幅杆与换能器相连，将换能器获得的超声振动的振幅加以放大，以得到超声振捣所需要的振幅；振动板振动板与变幅杆相连，接收经变幅杆放大后传递的超声振动，把振动传给砼骨料。
2. 根据权利要求1所述的一种利用超声波振动的砼振动装置，其特征在于换能器采 用压电效应换能器或磁致伸縮效应换能器。
3. 根据权利要求1所述的一种利用超声波振动的砼振动装置，其特征在于变幅杆为 变截面杆，设置有两根。
4. 根据权利要求3所述的一种利用超声波振动的砼振动装置，其特征在于变幅杆采用声阻小、疲劳强度高材料制成，通过变幅杆可以把振幅放大到0. 05 0. lmm。
5. 根据权利要求1所述的一种利用超声波振动的砼振动装置，其特征在于振动板与 变幅杆之间采用螺纹联结，其螺纹联结处涂以凡士林油脂，以防止存在空气间隙。
6. —种利用超声波振动的砼振动方法，其特征在于，包括以下步骤通过超声发生器产生高频交流电，并将高频交流电转变为有一定功率输出的超声波振荡，传递给换能器， 换能器将超声发生器产生的超声波振荡转换成机械振动，并借助于变幅杆把振幅放大到`0. 05 0. lmm左右，驱动振动板作超声振动，把振动传给砼骨料，使砼产生重质液体状态， 从而使砼密实。
全文摘要
本发明公开了一种利用超声波振动的砼振动装置及其方法，包括超声发生器、换能器、变幅杆和振动板。通过超声发生器产生高频交流电，并将高频交流电转变为有一定功率输出的超声波振荡，传递给换能器，换能器将超声发生器产生的超声波振荡转换成机械振动，并借助于变幅杆把振幅放大到0.05～0.1mm左右，驱动振动板作超声振动，把振动传给砼骨料，使砼产生重质液体状态，从而使砼密实。本发明具有结构设计合理、成本低、结构简易、振动效率高的特点。
文档编号E04G21/06GK101748895SQ20091015550
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者黄德中 申请人:绍兴文理学院