CN103366727B - 一种串联式流体动力声波发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种串联式流体动力声波发生装置，其是在腔体的前端设置有与流体管道连接的第一喷嘴、后端设置有第二喷嘴，第一喷嘴与第二喷嘴的中心线在同一条直线上，第二喷嘴的外壁设置有扩散形反射器；第一喷嘴与第二喷嘴通过椭圆形腔体串联，两个簧片可以产生两个不同的声波频率，第二簧片产生的声波经反射器内壁的反射后顺着扩散形的反射器传播，使产生的声波具有指向性，此外，本发明空化效应强、流体混合和乳化效率高、结构简单、运行稳定、成本较低，活动型的喷嘴可以根据实际的需求进行更换和调节，适于工业化应用。

Description

一种串联式流体动力声波发生装置

技术领域

本发明属于超声混合或乳化的技术领域，特别涉及一种能够实现流体高效混合或乳化的串联式流体动力声波发生装置。

背景技术

目前，簧片哨作为一种流体动力发声装置被广泛的研究和探索，射流液片激励簧片振动产生超声波，在簧片振动和声波的作用下，空化泡生长和溃灭产生空化，伴随空化产生高温和高压与声波振动一起对油、水进行混合或乳化。

但是，大多数的发声装置均采用单一的簧片哨，通常流体在冲击簧片哨后依然具有很大的动能，而这部分动能往往得不到合理的利用，就导致发声装置的效率相对较低。

发明内容

为了克服现有技术中的单一簧片哨的超声波发生装置所存在的不足，本发明提供了一种结构简单、空化效应强、流体混合和乳化效率高的串联式流体动力声波发生装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：在腔体的前端设置有与流体管道连接的第一喷嘴、后端设置有第二喷嘴，第一喷嘴与第二喷嘴的中心线在同一条直线上，第二喷嘴的外壁设置有扩散形反射器；

上述第一喷嘴的结构为：在第一外筒内壁套接有第一内筒，第一内筒的底部开有第一矩形喷孔，在与第一矩形喷孔出口端正对的位置设置有第一簧片，第一簧片通过第一连接杆与第一外筒连接，第一矩形喷孔的长度为15～20mm、宽度为1.5～2mm；

上述第二喷嘴的结构为：在第二外筒内壁套接有第二内筒，第二内筒的底部开有第二矩形喷孔，在与第二矩形喷孔出口端正对的位置设置有第二簧片，第二簧片通过第二连接杆与第二外筒连接，第二矩形喷孔的长度为15～20mm、宽度为1～1.5mm；

上述反射器的母线与中心线之间的夹角α为45°。

上述第一簧片与第二簧片的顶端加工成顶角为25°～35°的等腰三角形结构。

上述第一簧片与第二簧片的顶端加工成顶角为30°的等腰三角形结构。

上述第一簧片的长度为20～40mm，厚度为1.2～2.0mm，第二簧片的长度为40～56mm，厚度为0.8～1.5mm。

上述第一簧片的顶端距离第一矩形喷嘴的出口端为2～10mm、第二簧片的顶端距离第二矩形喷嘴的出口端为1～6mm。

上述腔体的内腔轴截面是椭圆形，第一簧片的顶端位于长轴焦点处。

上述腔体的内腔轴截面还可以是矩形，第一矩形喷孔位于腔体的入口端面上。

上述第一矩形喷孔与第二矩形喷孔的孔深均为5～15mm。

上述第一内筒和第二内筒的外壁均加工有定位槽，第一外筒和第二外筒分别通过卡在定位槽中的紧固螺栓与第一内筒和第二内筒固定。

本发明提供的串联式流体动力声波发生装置，其是在腔体的两端分别安装第一喷嘴和第二喷嘴，且在第二喷嘴外侧设置扩散形的反射器，当流体先后经过第一喷嘴、第二喷嘴的狭缝喷射出后，由于截面的扩张，在低压区形成更多的空化泡，经过生长和溃灭产生空化，被处理的液体射流激励第一簧片、第二簧片振动产生超声波并在第一簧片和第二簧片的振动作用下进行混合和乳化，同时，空化泡在超声波和第一簧片、第二簧片振动的作用下更易于生长和溃灭，从而增强了空化效应，因此促进液体的深度混合或乳化，而且本发明的第一喷嘴与第二喷嘴通过椭圆形腔体串联，两个簧片可以产生两个不同的声波频率，第二簧片产生的声波经反射器内壁的反射后顺着扩散形的反射器传播，使产生的声波具有指向性，此外，本发明结构简单、运行稳定、成本较低，活动型的喷嘴可以根据实际的需求进行更换和调节，适于工业化应用。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为图1中第一喷嘴1的结构示意图。

图3为图1中第二喷嘴3的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述实施的情形。

实施例1

由图1可知，本实施例的串联式流体动力声波发生装置是由第一喷嘴1、腔体2、第二喷嘴3以及反射器4连接构成。

本实施例的腔体2为内腔轴截面为椭圆形的空心圆柱体，在腔体2的前端口上安装有第一喷嘴1，腔体2的后端口上安装有第二喷嘴3，第一喷嘴1与第二喷嘴3的中心线在同一条直线上。

参见图2，本实施例的第一喷嘴1是由第一外筒1-1、第一内筒1-2、第一簧片1-3以及第一连接杆1-4连接构成，第一外筒1-1用螺纹与腔体2前侧壁固定连接，第一内筒1-2套接在第一外筒1-1的内壁上，在第一内筒1-2的筒体外壁上加工有定位槽，第一外筒1-1用卡在定位槽中的紧固螺栓与第一内筒1-2固定，在第一内筒1-2的底部开有第一矩形喷孔，其长度为18mm、宽度为1.8mm，孔深为10mm，在第一矩形喷孔的外侧距离其出口端6mm的位置安装有第一簧片1-3，第一簧片1-3的顶端位于腔体2的长轴焦点上，通过调整第一内筒1-2来调节第一簧片1-3与第一矩形喷孔间的间距，第一簧片1-3的末端是通过第一连接杆1-4与第一外筒1-1壁连接为一体结构，第一簧片1-3是采用韧性不锈钢材料制成，其长度为30mm，厚度为1.6mm，宽度与第一矩形喷孔的长度相同，为了减小流体阻力，将第一簧片1-3与第一矩形喷孔正对的顶端加工成顶角为30°的等腰三角形。

本实施例的第二喷嘴3结构与第一喷嘴1相近，参见图3，由第二外筒3-1、第二内筒3-2、第二簧片3-3以及第二连接杆3-4连接构成，第二外筒3-1用螺纹与腔体2的后侧壁固定连接，与第一外筒1-1保持中心线在同一条直线上，第二内筒3-2套接在第二外筒3-1的内壁上，在第二内筒3-2的筒体外壁上加工有定位槽，第二外筒3-1用卡在定位槽中的紧固螺栓与第二内筒3-2固定锁紧，在第二内筒3-2的底部开有第二矩形喷孔，第二矩形喷孔的长度为18mm、宽度为1.2mm，孔深为10mm，在第二矩形喷孔的外侧4mm的位置安装有第二簧片3-3，通过调整第二内筒3-2来调节第二簧片3-3与第二矩形喷孔间的间距。第二簧片3-3的末端是通过第二连接杆3-4与第二外筒3-1壁连接为一体结构，第二簧片3-3是采用韧性不锈钢材料制成，其长度为48mm，厚度为1.2mm，宽度与第二矩形喷孔的长度相同，第二簧片3-3与第二矩形喷孔正对的顶端也加工成顶角为30°的等腰三角形。

本实施例在第二外筒3-1的外壁上用螺纹固定安装一个扩散形的反射器4，该反射器4的母线与其中心线之间的夹角α为45°，能够将第二簧片3-3所产生的声波反射传播出去，起到增强指向性作用。

使用时，当进入管道的液体进入第一喷嘴1后经过第一矩形喷孔喷射激励第一簧片1-3振动产生声波，喷出的液体由于腔体2截面的扩张带来压力的变化，在腔体2内形成空化泡，在振动簧片的机械振动和声波的作用下进行混合、乳化，再进入第二喷嘴3后经过第二矩形喷孔喷射出，激励第二簧片3-3振动产生另一频率声波，液体由于超声波在反射器4截面的扩张带来压力的变化，再次形成空化，并在第二簧片3-3的作用下进行混合和乳化，所产生的超声波在反射器4内壁的反射作用下沿着轴线传播。

实施例2

本实施例的第一内筒1-2的底部加工有第一矩形喷孔，第一矩形喷孔位于腔体2长轴的焦点上，其长度为15mm、宽度为1.5mm、深度为5mm，在第一矩形喷孔的外侧2mm的位置安装有第一簧片1-3，第一簧片1-3的末端是通过第一连接杆1-4与第一外筒1-1壁连接为一体结构，第一簧片1-3是采用韧性不锈钢材料制成，其长度为20mm，厚度为1.2mm，宽度与第一矩形喷孔的长度相同，第一簧片1-3与第一矩形喷孔正对的顶端加工成顶角为25°的等腰三角形。

本实施例的第二内筒3-2的底部加工有第二矩形喷孔，第二矩形喷孔的长度为18mm、宽度为1mm、深度为5mm，在第二矩形喷孔的外侧距离其出口端1mm的位置安装有第二簧片3-3，第二簧片3-3的末端是通过第二连接杆3-4与第二外筒3-1壁连接为一体结构，第二簧片3-3是采用韧性不锈钢材料制成，其长度为40mm，厚度为0.8mm，宽度与第二矩形喷孔的长度相同，第二簧片3-3与第二矩形喷孔正对的顶端也加工成顶角为25°的等腰三角形。

其它的部件及其连接关系与实施例1相同。

实施例3

本实施例的第一内筒1-2的底部开有第一矩形喷孔，第一矩形喷孔位于腔体2长轴的焦点上，其长度为20mm、宽度为2.0mm、深度为15mm，在第一矩形喷孔的外侧10mm的位置安装有第一簧片1-3，第一簧片1-3的末端是通过第一连接杆1-4与第一外筒1-1壁连接为一体结构，第一簧片1-3是采用韧性不锈钢材料制成，其长度为40mm，厚度为2.0mm，宽度与第一矩形喷孔的长度相同，第一簧片1-3与第一矩形喷孔正对的顶端加工成顶角为35°的等腰三角形。

本实施例的第二内筒3-2的底部开有第二矩形喷孔，其长度为20mm、宽度为1.5mm、深度为15mm，在第二矩形喷孔的外侧距离其出口端6mm的位置安装有第二簧片3-3，第二簧片3-3的末端是通过第二连接杆3-4与第二外筒3-1壁连接为一体结构，第二簧片3-3是采用韧性不锈钢材料制成，其长度为56mm，厚度为1.5mm，宽度与第二矩形喷孔的长度相同，第二簧片3-3与第二矩形喷孔正对的顶端也加工成顶角为35°的等腰三角形。

其它的部件及其连接关系与实施例1相同。

实施例4

在上述实施例1～3中，腔体2的内腔轴截面为圆形或矩形，第一喷嘴1的第一矩形喷孔位于腔体2的入口端面。

其它的部件及其连接关系与相应实施例相同。

实施例5

在上述实施例1～4中，第一簧片1-3的宽度比第一矩形喷孔的长度大1mm。第二簧片3-3的宽度比第二矩形喷孔的长度大1mm。

其它的部件及其连接关系与相应实施例相同。

Claims (9)

1.一种串联式流体动力声波发生装置，在腔体(2)的前端设置有与流体管道连接的第一喷嘴(1)、后端设置有第二喷嘴(3)，第一喷嘴(1)与第二喷嘴(3)的中心线在同一条直线上；第一喷嘴(1)的结构为：在第一外筒(1-1)内壁套接有第一内筒(1-2)，第一内筒(1-2)的底部开有第一矩形喷孔，在与第一矩形喷孔出口端正对的位置设置有第一簧片(1-3)，第一簧片(1-3)通过第一连接杆(1-4)与第一外筒(1-1)连接；第二喷嘴(3)的结构为：在第二外筒(3-1)内壁套接有第二内筒(3-2)，第二内筒(3-2)的底部开有第二矩形喷孔，在与第二矩形喷孔出口端正对的位置设置有第二簧片(3-3)，第二簧片(3-3)通过第二连接杆(3-4)与第二外筒(3-1)连接；其特征在于：所述第二喷嘴(3)的外壁设置有扩散形反射器(4)，反射器(4)的母线与中心线之间的夹角α为45°；

所述第一矩形喷孔的长度为15～20mm、宽度为1.5～2mm；

所述第二矩形喷孔的长度为15～20mm、宽度为1～1.5mm。

2.根据权利要求1所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：所述第一簧片(1-3)与第二簧片(3-3)的顶端加工成顶角为25°～35°的等腰三角形结构。

3.根据权利要求2所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：所述第一簧片(1-3)与第二簧片(3-3)的顶端加工成顶角为30°的等腰三角形结构。

4.根据权利要求1至3任一项所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：所述第一簧片(1-3)的长度为20～40mm，厚度为1.2～2.0mm，第二簧片(3-3)的长度为40～56mm，厚度为0.8～1.5mm。

5.根据权利要求4所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：第一簧片(1-3)的顶端距离第一矩形喷嘴的出口端为2～10mm、第二簧片(3-3)的顶端距离第二矩形喷嘴的出口端为1～6mm。

6.根据权利要求1所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：所述腔体(2)的内腔轴截面是椭圆形，第一簧片(1-3)的顶端位于长轴焦点处。

7.根据权利要求1所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：所述腔体(2)的内腔轴截面是矩形，第一矩形喷孔位于腔体(2)的入口端面上。

8.根据权利要求1所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：所述第一矩形喷孔与第二矩形喷孔的孔深均为5～15mm。

9.根据权利要求1所述的串联式流体动力声波发生装置，其特征在于：所述第一内筒(1-2)和第二内筒(3-2)的外壁均加工有定位槽，第一外筒(1-1)和第二外筒(3-1)分别通过卡在定位槽中的紧固螺栓与第一内筒(1-2)和第二内筒(3-2)固定。