Claims (3)
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ПРОТОЧНОЙ ЖИДКОЙ СРЕДЕ На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, поперечное сечение; на фиг. 2 - картина образовани акустических колебаний в жидкой среде при совмещении щелей ротора и статора; на фиг. 3 картина совмещени щелей статора и ротора при их двухр дном исполнении. Устройство состоит из каркаса 1, на котором закреплены двигатель ( на чертеже не показан) и корпус 2. По оси корпуса установлен на подшипниковых опорах 3 ротор 4 с отражающим диском 5. С ротором посто нно контактирует торцова уплотн юща втулка 6, прижимаема к ротору пружина ми 7, опирающимис на промежуточное кольцо 8 герметично установленное в корпусе 2. Снаружи на корпусе 2 надет статор 9 с фланцем 10. Между торцами статора и корпуса установлено регулировочное кольцо 11. С наружной стороны статора образована герметична рабоча камера 12 с соединенными между собой крыщкой 13 и основанием 14. Внутренн цилиндрическа поверхность основани 14 вл етс отражателем 15. Крыщка 13 и основание 14 плотно соединены со статором и корпусом. Герметичность полости ротора и камеры обеспечена уплотн ющими эластичными кольцами круглого сечени в местах соединени и торцовым уплотнением за счет поджати втулки 6 к ротору 4. В корпусе 2 выполнена проточка 16 дл сбора жидкости в случае потери герметичности торцовым уплотнением. Ротор 4 и статор 9 установлены с зазором между ними, равным 0,05 - 0,5 мм. При работе устройства жидка среда подаетс под давлением, .необходимым дл подачи жидкости в полость ротора, например 0-15 ати. Ротору 4 сообщаетс вращательное движение с некоторой угловой скоростью со . При этом жидкость через шели ротора 4 и статора 9 вытекает в камеру 1 iio.i ,:М1 твисм входного давлени и давлени центробежных сил; так как щели статора 9 пере1 ры 1СЯ промежутками между щел ми ротора 4 и открываютс при совпадении щелей ротора и статора, то нроходное сечение щели статора перио- .:;| ;v.i.. 1 I -си етс во времени. В св зи с ли. -ХОД О. та::же мен етс во времеАа ,, -и. 1. с. (j-f- , чго вл етс необходимым условием гидравлического удара в гидросистемах. Если шели в роторе 4 и статоре 9 вьшолнены с шириной, отвечающей услови м 2(Як« гце :Ti - ширина щели ротора, равна щирине статора,М UJ- углова скорость ротора, сек, и; внешний радиус ротора, fv , R инутренний радиус камеры, М с - скорость распространени звука в рабочей .KocTM, .мсек, то получаем пр мой гидравлический удар как в ротора, так и в облучаемой камере, при котором вс кинетическа энерги текущей жидкости как в роторе, так и в камере переходит в потенциальную знергию сжати или разрежени фронта волны. При вьшолнении этих условий радиусы ротора R и поверхности отражател 15 (RK ) имеют отнощение - где п - целое положительное число. Четное число расположенных в р д щелей в роторе и статоре имеет целочисленное отношение, например 72/24, как показано на фиг. 2. Поэтому кажда щель ротора, перемеща сь между двум соседними щел ми статора, заполн етс упругой жидкостью. Такое выполнение устройства позвол ет повысить интенсивность акустического пол за счет возникающего гидравлического удара. Когда ротором открываютс щели статора, от щели статора в полости ротора распростран етс волна разрежени ( пониженного давлени ), а в камере 12 волна повыщенного давлени (разность фаз у этих волн 180°,- что следует из теории гидравлического удара и из решени волнового уравнени методом д .Аламбера), при закрывании щели статора ротором, жидка;; среда, текуща в полости ротора, останавливаетс и ее кинетическа энерги переходит в энергию сжати жидкости в полости ротора, а в камере 12 возникает волна разрежени . При вышеперечисленных услови х возникает пр мой гидравлический удар и резонансные колебани в полост х устройства. Энерги возникающего при этом импульса давлени передаетс в камеру и полость ротора, как волна акустического давлени . Щели, наход щиес в одном р ду статора 9, открываютс все одновременно так, что наружна поверхность статора излучает звук одновременно всеми щел ми. Такое же вли ние, но обратное по фазе, возникает в полости ротора, т. е. в замкнутом объеме распростран ютс в одном направлении колебани одинаковой частоты, обладающие, следовательно, одинаковой длиной волны. Звукова волна отражаетс от отражател 15 камеры 12, причем фаза колебаний при отражении зменитс на и отраженные колебани достигают излучающей поверхности статора 9 в нужной фазе, когда щели вновь открываютс . Согласованность фаз достигнута подбором рассто ни между щел ми ротора в зависимости от его гловой скорости вращени . Щели ротора и статора могут быть выполнены в есколько р дов. Причем щели в роторе располоены одна под другой, а в статоре расположены ак, что каждый последующий р д смещен относиельно предыдущего ( как показано на фиг. 3) на еличину при а -а, де h - рассто ние по дуге между щел ло ротора, , n - количество р дов щелей в статоре; а - ширина щели, Такое расположение щелей ротора и статора позвол ет повысить частоту колебаний во столько раз, во сколько будет увеличено число р дов. Как показано на фиг. 1, статор 9 имеет 2.образное сечение, а камера 12 вьшолнена составной. Такое вьшолнение упрощает изготовление и монтаж устройства при достаточной жесткости конструкции . На статор надевают основание 14, затем крыщку 13 и фланец 10. Скрепленные резьбовыми соединени ми, они вместе представл ют узел, легко монтирующийс с корпусом 2. При этом между ротором и статором выставл етс необходимый зазор за счет изменени толщины регулировочного кольца 11. Зазор выставл етс после установки ротора в корпус 2. Дл этого кольцо И убирают и статор надевают на ротор до соприкосновени конических поверхностей. Замер ют зазор между статором и корпусом и выставл ют зазор между ротором и статором подбором толщины кольца 11. Торцовое уплотнение полости ротора вьшолнено с возможностью осевого перемещени в промежуточном кольце 8, свободно установленном в корпусе 2. В случае нарушени герметичности этого узла жидкость отражаетс вращающимс совместно с ротором 4 диском 5 в кольцевую проточку 16 корпуса 2, из нее самотеком удал етс в атмосферу мину подщипниковый узел. Формула изобретени 1. Устройство дл создани акустических колебаний в проточной жидкой среде, содержащее помещенные в рабочую камеру ротор и статор, с выполнен ными по образующим щел ми и привод вращени отора, отличающеес тем, что, с целью повышени рабочей частоты и интенсивности акустического пол , в нем на статор Z - образного сечени надета крышка, образующа со статором кольцевую герметичную рабочую камеру пр моугольного сечени с отражателем по ее внешней цилиндрической поверхности , радиус которой, например, в два раза больше радиуса внешней цилиндрической поверхности ротора, количество щелей в котором в целое число раз превышает количество щелей в статоре, причем ширина щелей выбрана из соотношени а -с) где о - ширина шелей в роторе и статоре, м, U) - углова скорость ротора, сек ; R - внешний радиус ротора, АЛ; с - скорость распространени звука в рабочей камере, м/сек. (54) DEVICE FOR CREATING ACOUSTIC VIBRATIONS IN A FLOW LIQUID MEDIUM In FIG. 1 shows the proposed device, the cross section; in fig. 2 is a picture of the formation of acoustic oscillations in a liquid medium when the slots of the rotor and stator are aligned; in fig. 3 picture of the alignment of the slits of the stator and the rotor with their two-dvodnom execution. The device consists of a frame 1 on which a motor (not shown) and a housing 2 are fixed. On the axis of the housing, a rotor 4 is mounted on the bearing supports 3 with a reflecting disk 5. A spring bushing 6 is constantly in contact with the rotor, the spring is pressed to the rotor 7, resting on the intermediate ring 8 hermetically mounted in the housing 2. Outside the housing 2 is fitted with a stator 9 with a flange 10. An adjusting ring 11 is installed between the ends of the stator and the housing. A tight working chamber 12 is formed on the outside of the stator between the lid 13 and the base 14. The inner cylindrical surface of the base 14 is a reflector 15. The lid 13 and the base 14 are tightly connected to the stator and the housing. The tightness of the rotor cavity and the chamber is provided by sealing elastic o-rings at the connection points and with the mechanical seal by pressing the sleeve 6 to the rotor 4. The housing 2 has a groove 16 for collecting fluid in case of loss of tightness with the mechanical seal. The rotor 4 and the stator 9 are installed with a gap between them equal to 0.05-0.5 mm. When the device is in operation, the liquid medium is supplied under the pressure necessary to supply fluid to the rotor cavity, for example, 0-15 MPa. The rotor 4 is associated with rotational motion with a certain angular velocity c. At the same time, the liquid through the shells of the rotor 4 and the stator 9 flows into the chamber 1 iio.i,: M1, with the input pressure and pressure of the centrifugal forces; Since the slots of the stator 9 intersect by the gaps between the slots of the rotor 4 and open when the slots of the rotor and the stator coincide, then the cross section of the stator gap is periodical:;; ; v.i .. 1 I is in time. In connection with whether. - O. KHOD. That same :: changes in time АА ,, - and. 1. with. (jf-, chgo is a necessary condition for hydraulic impact in hydraulic systems. If the shells in rotor 4 and stator 9 are made with a width that meets conditions 2 (Yak "tse: Ti is the width of the slot of the rotor, equal to the width of the stator, M UJ-angular velocity rotor, s, and; outer radius of the rotor, fv, R is the inner radius of the chamber, M s is the sound propagation speed in the working .KocTM, msec, then we get a direct hydraulic impact both in the rotor and in the irradiated chamber, at which all the kinetic energy of the flowing fluid in the rotor and in the chamber passes into a potential Compression or dilution of the wave front.When these conditions are fulfilled, the rotor radii R and the surfaces of the reflector 15 (RK) are related - where n is a positive integer. An even number located in a row of slots in the rotor and stator has an integer ratio, for example, 72/24 , as shown in Fig. 2. Therefore, each rotor slot, moving between two adjacent stator slots, is filled with an elastic fluid. Such an embodiment of the device allows an increase in the intensity of the acoustic field due to the occurrence of a water hammer. When the stator slits open with a rotor, a rarefaction (reduced pressure) wave propagates from the stator slit in the rotor cavity, and a high pressure wave (chamber phase difference of 180 °) in chamber 12 (which follows from the theory of water hammer and from solving the wave equation d. Alamber), when closing the stator slot with a rotor, is liquid ;; the medium flowing in the cavity of the rotor stops and its kinetic energy is transferred to the energy of compression of the fluid in the cavity of the rotor, and a vacuum wave appears in the chamber 12. Under the above conditions, a direct hydraulic shock and resonant oscillations occur in the cavities of the device. The energy of the resulting pressure pulse is transmitted to the chamber and the rotor cavity as an acoustic pressure wave. The slits located in one row of the stator 9 are all open simultaneously so that the outer surface of the stator emits a sound at the same time by all the slits. The same effect, but reverse in phase, occurs in the cavity of the rotor, i.e., in a closed volume, oscillations of the same frequency propagate in the same direction, and therefore have the same wavelength. The sound wave is reflected from the reflector 15 of the chamber 12, and the phase of the oscillations in the reflection is reflected by and the reflected oscillations reach the radiating surface of the stator 9 in the desired phase when the slits reopen. The consistency of the phases is achieved by selecting the distance between the slits of the rotor depending on its main rotational speed. The rotor and stator slots can be made in several rows. Moreover, the slots in the rotor are located one below the other, and in the stator there are ak that each successive row is shifted relative to the previous one (as shown in Fig. 3) by the same at aa, de h - the distance along the arc between the rotor slot, , n is the number of rows of slots in the stator; a is the width of the slit. Such an arrangement of the slits of the rotor and stator allows increasing the oscillation frequency by as many times as the number of rows will be increased. As shown in FIG. 1, the stator 9 has a 2.-shaped cross-section, and the chamber 12 is made composite. Such an implementation simplifies the manufacture and installation of the device with sufficient rigidity of the structure. The base 14, then the flap 13 and the flange 10 are put on the stator. Fastened together with threaded connections, they together represent an assembly easily mounted to the housing 2. At the same time, the necessary clearance is set between the rotor and the stator by changing the thickness of the adjusting ring 11. The clearance After installation of the rotor into the housing 2. For this purpose, the ring And is removed and the stator is put on the rotor before the contact of the conical surfaces. The gap between the stator and the housing is measured and the gap between the rotor and the stator is set by selecting the thickness of the ring 11. The mechanical seal of the rotor cavity is axially displaced in the intermediate ring 8 freely installed in the housing 2. In case of leakage of this node, the fluid is reflected rotating together With the rotor 4 disk 5 into the annular groove 16 of the housing 2, the sub-shaft unit is removed by gravity to it by atmosphere. Claim 1. Device for creating acoustic oscillations in a flow-through liquid medium, comprising a rotor and a stator placed in a working chamber, made with forming gaps and driving a rotor, characterized in that, in order to increase the operating frequency and intensity of the acoustic field, in it, a cap is attached to the stator of the Z - shaped section, which forms with the stator an annular sealed working chamber of rectangular section with a reflector along its outer cylindrical surface, the radius of which, for example, is twice as large the radius of the outer cylindrical surface of the rotor, the number of slots in which is an integer number of times the number of slots in the stator, the width of the slots selected from the relation a –c) where o is the width of the neck in the rotor and stator, m, U) is the angular velocity of the rotor, s ; R is the outer radius of the rotor, AL; c is the speed of sound propagation in the working chamber, m / s.
2.Устройство по п. 1,отличающеес тем, .что, с целью повышени частоты акустических колебаний, щели в роторе и статоре расположены р дами и размещены в роторе друг под другом, а в статоре сдвинуты друг относительно друга на величину Ci+b при а - - где 01 - ширина щелей ротора и статора, Ь - рассто ние между щел ми ротора по дуге , гл; h - число р дов щелей в статоре. 2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to increase the frequency of acoustic oscillations, the slits in the rotor and stator are arranged in rows and placed in the rotor one below the other, and in the stator are shifted relative to each other by the amount Ci + b with a - where 01 is the width of the slits of the rotor and stator, b is the distance between the gaps of the rotor along the arc, ch; h is the number of rows of holes in the stator.
3. Устройство по п. 1,отличающеес тем, что, с целью обеспечени возможности уменьщени величины зазора между ротором и статором, внутренн бокова поверхность статора и внещн бокова поверхность ротора вьшолнены с уклоном к их оси, а между статором и корпусом установлено регулировочное кольцо.3. The device according to claim 1, characterized in that, in order to allow reduction of the gap between the rotor and the stator, the inner side surface of the stator and the outer side surface of the rotor are inclined to their axis, and an adjusting ring is installed between the stator and the case.
33
Щели ротора IоТапоаа роворродRotor slots IoTapaa rovorod
Щели стпаторв. (риг.ЪSlit stpatorv. (rig.