Генератор ультразвуковых колебаний

 

Генератор предназначен для создания ультразвуковых колебаний в жидкости. Генератор содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2, 3 подачи и отвода жидкости, в котором на приводном валу 5 установлен по меньшей мере один кавитатор 6. Кавитатор представляет собой диск с размещенными по периферии зубьями 7, имеющими форму секторов. Число зубьев - нечетное. Зубья наклонены к плоскости диска под углами в интервале между -90 и +90^o. Углы наклона смежных зубьев не совпадают. Вращению жидкости совместно с кавитаторами препятствуют отражатели 4, установленные по периферии корпуса. При установке на валу нескольких кавитаторов шаг дисков превышает удвоенный размер проекции зубьев на ось вала. Конструкция кавитатора обеспечивает увеличение числа зон возникновения и схлопывания кавитационных полостей и возможность размещения в корпусе большего числа кавитаторов. В результате этого снижается энергоемкость генератора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для создания ультразвуковых колебаний в текучих средах.

Известен генератор ультразвуковых колебаний, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, приводной вал, на котором закреплен по меньшей мере один кавитатор, имеющий тело вращения, в данном случае полусферу, с размещенными по его периферии с постоянным шагом зубьями в нечетном количестве, ширина которых равна половине шага между ними, и установленные по периферии корпуса отражатели, препятствующие вращению жидкости совместно с кавитаторами (SU, авторское свидетельство 1274756, кл. B 01 F 7/16, 1986).

Недостатками этого генератора являются высокая энергоемкость и сложность конструкции.

Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости и упрощение конструкции генератора.

Этот результат достигается тем, что в генераторе ультразвуковых колебаний, содержащем вертикально расположенный цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, приводной вал, на котором закреплен по меньшей мере один кавитатор, имеющий тело вращения с размещенными по периферии зубьями в нечетном количестве и установленные по периферии корпуса отражатели, препятствующие вращению жидкости совместно с кавитаторами, согласно изобретению, тело вращения кавитатора имеет форму диска, а зубья имеют форму секторов и расположены с наклоном к плоскости диска под углами в интервале между -90 и +90^o, при этом углы наклона смежных зубьев не совпадают.

Это позволяет снизить энергоемкость генератора и упростить его конструкцию за счет замены деталей в виде пространственных тел вращения на плоские.

В предпочтительном варианте в диске выполнены отверстия.

Это дополнительно снижает энергоемксоть генератора за счет снижения его гидравлического сопротивления.

В другом предпочтительном варианте диски размещены на валу с шагом, превышающим удвоенный размер проекции зубьев на ось вала.

Это повышает надежность работы генератора при одновременном снижении энергоемкости.

На фиг. 1 изображен предлагаемый генератор, общий вид; на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 представлен генератор, продольный разрез.

Генератор ультразвуковых колебаний содержит вертикально расположенный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 подачи и отвода жидкости, отражатели 4 и приводной вал 5 с закрепленными на нем кавитаторами, имеющими диски 6 с размещенными по периферии зубьями 7, имеющими форму секторов, отогнутых относительно плоскости диска на угол в интервале -90 и +90^o таким образом, что угол наклона смежных зубьев 7 не совпадает.

В предпочтительном варианте в дисках 6 кавитаторов могут быть выполнены отверстия 8. При выполнении генератора с несколькими кавитаторами их предпочтительно размещать на валу 5 с шагом P между дисками 6 больше удвоенной проекции A зубьев 7 на ось вала 5.

Генератор работает следующим образом.

Корпус 1 заполняют жидкостью при пропускании ее от патрубка 2 к патрубку 3 или в обратном направлении. Одновременно приводят во вращение приводной вал с закрепленными на нем кавитаторами. Отражатели 4 препятствуют вращению жидкости совместно с кавитаторами, поэтому на сбегающих кромках зубьев 7 происходит турбулентный срыв жидкости, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей. Соблюдение условия расположения зубьев 7 с разным углом наклона относительно дисков 6 кавитаторов для смежных зубьев 7 и расположение дисков 6 кавитаторов на валу 5 с шагом, исключающим совпадение плоскостей вращения зубьев 7 смежных кавитаторов, создает условия для увеличения количества (по сравнению с наиболее близким аналогом) кавитирующих элементов, то есть зубьев 7, практически в два раза за счет исключения необходимости выполнения просвета между ними, поскольку их размещение исключает попадание набегающих зубьев 7 в зону схлопывания кавитационных полостей сбегающих зубьев 7. В результате увеличивается количество зон возникновения и схопывания кавитационных полостей при одинаковых (по сравнению с наиболее близким аналогом) затратах энергии на их создание, то есть повышается КПД преобразования энергии в генераторе. В результате снижается энергоемксоть генератора ультразвуковых колебаний.

При генерировании ультразвуковых колебаний в непрерывном потоке жидкости, кроме энергии, преобразуемой в энергию ультразвуковых колебаний, энергоемкость генератора также включает затраты энергии на прокачивание жидкости через корпус 1. Эти энергозатраты целиком относятся на счет преодоления гидравлического сопротивления аппарата. Выполнение отверстий 8 в дисках 6 кавитаторов позволяет сократить затраты энергии на прокачивание жидкости через аппарат, то есть дополнительно снижает его энергоемкость.

Следует отметить, что КПД ультразвукового генератора описанной конструкции тем выше, чем большее количество кавитаторов закреплено на приводном валу 5 при прочих равных условиях в сравнении с наиболее близким аналогом.

Кроме того, выполнение кавитаторов в виде дисков 6 вместо сфер, то есть при замене деталей, имеющих форму пространственных тел вращения, на плоские упрощается технология изготовления этих деталей и сборки аппарата.

Таким образом, при упрощенной конструкции предлагаемый ультразвуковой генератор обладает сниженной энергоемкостью.

Формула изобретения

1. Генератор ультразвуковых колебаний, содержащий вертикально расположенный цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода жидкости, приводной вал, на котором закреплен по меньшей мере один кавитатор, имеющий тело вращения с размещенными по периферии зубьями в нечетном количестве, и установленные по периферии корпуса отражатели, препятствующие вращению жидкости совместно с кавитаторами, отличающийся тем, что тело вращения кавитатора имеет форму диска, а зубья - форму секторов и расположены с наклоном к плоскости диска под углами в интервале -90 ... +90^o, при этом углы наклона смежных зубьев не совпадают.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что в диске выполнены отверстия.

3. Генератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что диски размещены на валу с шагом, превышающим удвоенный размер проекции зубьев на ось вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3