Способ создания акустических колебаний в жидкой или газообразной среде и устройство для его осуществления

 

б Ьл и TЕ1

ОПИСАНИЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетскмд

Соцмалмстмческмк

Республмк

<11493991

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 2202.74 (21) 1998107/18-10 (51)М. Кл.

В 06 В 1/18 с присоединением заявки ¹

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений

N открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231080.Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 2$108С (53) УДК 54. 232 (088.8) (72) Автор изобретения

В.M. Варламов (71) Заявитель 54 ) СПОСОБ СОЗДАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

В ЖИДКОЙ ИЛИ ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1 схематично иэобраги но изменение формы замкнутого тела от воздействия на его внутреннюю поверхность радиальных точечных сил; на фиг. 2 - устройство для осуществления способа, разрез, на фиг. 3 сечение ло A-A фиг. 2, на фиг. 4

30 сечение по Б-Б фиг. 2.

Изобретение относится к технике создания интенсивных акустических колебаний с устойчивой рабочей частотой, предназначенных для проведения различных физико-химических, физических и химических процессов, например диспергирования, эмульгирования, полимеризации, коагуляции и других.

Известны способы создания акустических колебаний в жидкой или газообразной среде путем образования ряда последовательных сжатий .и раз— режений протекающей среды .

Известны также устройства для осущес тв ле ни я способа типа ультразвуковых сирен, содержащее ротор и статор с выполненными по их образующей щелями в один и более рядов и привод вращения ротора. К недостакам известных способов относятся малая интенсивность акустического поля из -за наличия множества гармоник в области рабочей частоты, и в результате низкий КПД устройств, осуществляющих эти способы.

11ель изобретения — повышение интенсивности акустического поля и устойчивости рабочей частоты .

Это достигается тем, что по предлагаемому способу колебания среды создают изменяющейся по ге-мет— рической форме поверхностью кольцеобраэного тела, с внутренней стороны которого прикладывают последова— тельно чередующиеся импульсы давления и разрежения текущей среды . В устройстве для осуществления способа, содержащем полый ротор и статор с выполненными по их образующей ще10 лями и привод вращения ротора, каж— дый ряд щелей статора закрыт по наружной поверхности свободно посаженным и ограниченным от перемещения кольцевым излучателем в виде тонкой

15 замкнутой ленты из материала с упругой деформацией, а количество щелей в роторе и статоре выполнено так, чтобы при совпавших щелях ротора и статора в промежутке между двумя

20 щелями ротора находилась одна или несколько щелей статора.

4 93991

Способ состоит в следующем.

Если в рабочую среду поместить тело (фиг. 1) в виде замкнутого кольца из металла, обладающего упругой деформацией, то при приложении с внутренней стороны симметричных по окружности и одинаковых

По величине радиальных точечных сил

Тело симметрично изменяет свою форму в пределах упругой деформации материала.

Например, если приложить силы в шести точках, тело образует форму шестигранника с вершинами в точках а.

Сняв силы с внутренней поверхности, обеспечивают силами упругих деформаций возвращение тела в первоначаль- 15 ную форму.

Если вновь приложить силы в точках в, то тело деформируется в виде шестигранника, но с вершинами в точках в, а точки а перемещаются по ра- И1 диусу к центру фигуры. При последующих чередованиях приложения радиальных точечных сил точки а вновь возвращаются в вершины многогранника, а .точки в по .радиусу к центру и т.д.

Частота изменений вершин многогранника соответствует частоте приложения сил, поэтому от поверхности образующихся при этом граней в рабочей среде возникают акустические колебания . Интенсивность акустических ЗО колебаний при таком способе создания колебаний зависит от величины линейного перемещения точек от вершины многоугольника до поверхности граней, количества точек приложения ра- 35 диальных сил, упругой деформации тела по длине окружности и величины поверхности деформируемого тела.

Для осуществления способа применяют устройство типа гидродинамичес- 4р кой сирены.

Устройство содержит (фиг. 2) каркас 1, на котором закреплены двигатель 2 и корпус 3. По оси корпуса на подшипниковых опорах 4 установлен 45 ротор 5, соединенный с валом двигателя гибкой муфтой б. Снаружи на .ротор

5 надет статор 7 с отражателем 8. Статор и корпус плотно соединены между собой. Подшипниковый узел корпуса герметично отделен от полости зазора между ротором и статором, равного

0,05-0,5 мм, торцовым уплотнением.

В роторе установлены лопатки 9 центро бежного насоса. На статор с наружной стороны установлены кольцевые излучатели 10, выполненные в виде сплошного кольца из материала, обладающего достаточной упругой деформацией. Излучатели ограничены от перемещения по оси статора упорами 11,40 равнорасположенными по окружности.

Щели в роторе выполнены равнорасположенными по окружности, причем число их меньше чем в статоре настолько, что при совпавших щелях ротора 65 и статора между двумя соседними щелями ротора должна находиться по крайней мере одна закрытая щель статора.

При вращении ротора рабочая среда всасывается в полость ротора лопатками центробежного насоса, встроенными в полость ротора, и под действием развиваемого ими давления и давления центробежных сил протекает через щели ротора в зазор между ротором и статором и далее через щели статора в полость между статором и внутренней поверхностью кольцевого излучателя. В случае несовпадения щелей ротора и статора эта полость минимальна. Иэ полости среда протекает вдоль осн статора в полость оз= вучивания рабочей среды.

При работе устройства в жидкой среде необходимо отсутствие газовой подушки в полости ротора, зазора между ротором и статором и полости озвучивания с находящимися в ней кольцевыми излучателями.

Когда открываются щели статора (фиг. 3), от них в полость ротора распространяется волна разрежения, а в полости щелей статора — волна повышенного давления. Вследствие этого поверхность кольцевого излучателя в местах совпавших щелей деформируется, распространяя от наружной поверхности.волну повышенного .давления .

Благодаря ограниченным размерам по диаметру статора и вследствие увеличения поверхность ротора среды в зазоре между ротором и статором кольцевой излучатель плотно перекрывает отверстия статора, не совпавшие с отверстием ротора.

При закрывании щелей статора текущая в полости ротора среда останавливается и ее кинетическая энергия переходит в энергию сжатия среды в полости ротора, а в щели статора возникает волна разрежения, способствующая перемещению кольцевого излучателя к поверхности статора в местах расположения щелей. В последующем движении ротора относительно статора открываются закрытые щели статора, а открытые закрываются.

Таким образом, поверхность излучателя вынужденно изменяет свою геометрическую форМу, распространяя тем самым в среде мощные колебания акустических волн с частотой Z.c — к, бО где п — число оборотов ротора в 1 мин;

Z<- количество щелей в статоре, К вЂ” количество импульсов давленйя при перемещении ротора на

- частота колебаний, Гц.

Частота колебаний зависит от числа К и увеличивается с увеличением числа рядов щелей в роторе. На фиг.4

493991 показаны щели второго ряда в момент времени, когда щели первого ряда совпали, т.е. К = 2. Количество рядов может быть любым, но при этом каждый ряд имеет свой кольцевой излучатель.

Формула изобретения

1. Способ создания акустических колебаний в жидкой или газообразной среде путем образования ряда последонательных сжатий и разрежений протекающей среды, о тл и ч ающи йс я тем, что, с целью повышения интенсивности акустического поля и устойчивости рабочей частоты, колебания образуют изменяющейся по геометрической форме поверхностью кольцеобразного тела, с внутренней стороны которого прикладывают равнорас оложенные и последовательно чередую циеся силы давления и разрежения среды.

2 . Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее ротор и статор с выполненными по их образующей щелями в один и более рядов, привод вращения ротора и центробежный насос, лопатки которого установлены в полости ротора, о т л и ч а ю щ еО е с я тем, что, в нем каждый ряд щелей статора закрыт по наружной поверхности свободно посаженным и ограниченным от перемещения кольцевым излучателем в виде тонкой замкнутой ленты из материала с упругой де15 формацией, а количество щелей в роторе и статоре выполнено так, чтобы при совпавших щелях ротора и статора в промежутке между двумя щелями ротора находилась одна или несколько

Щ щелей статора.

Составитель Н .,Фомичев

Редактор Е. Месропова Техреду.Щепанская Корректор Ю. Макаренко

Заказ 7820/73 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4