DE2730568C2

DE2730568C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Schwingungen in einem flüssigen Medium

Info

Publication number: DE2730568C2
Application number: DE2730568A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Matv'evi&ccaron; Zlatoust &Ccaron;eljabinskaja oblast' Varlamov
Original assignee: Individual
Current assignee: VARLAMOV, VLADIMIR MATV EVIC SOPIN, ANATOLIJ IVANO
Priority date: 1977-07-06
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1983-12-08
Also published as: DE2730568A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Schwingungen in einem flüssigen Medium, die einen in einer Arbeitskammer untergebrachten Ständer, der in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist und an dessen Seitenfläche eine Reihe von Öffnungen vorgesehen ist sowie einen ebenfalls in der Arbeitskammer untergebrachten und mit einem Antrieb verbundenen Läufer enthält, der koaxial zum Ständer angeordnet ist und an dessen Seitenfläche eine Reihe von Öffnungen vorgesehen ist, wobei bei einer periodischen Übereinstimmung dieser Öffnungen mit den Öffnungen des Stiinders das in den Hohlraum des Läufers eintretende flüssige Medium in die Arbeitskammer gelangt und nach DBP 25 21 015 der Läufer in Form eines Zylinders mit geschlossenen Stirnseiten ausgeführt ist und in einer dieser Stirnseiten eine Öffnung für das in den Hohlraum des Läufers durchgehende flüssige Medium vorgesehen Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird ebenso wie bei sogenannten Flüssigkeitssirenen, wie sie aus der DE-PS 248646 bekannt sind, von dem Prinzip Gebrauch gemacht, bei einem periodischen Zusammen- und Nichizusammenfallen von Rotor- und Statoröffnungen in den Öffnungen des Letzteren lokale Verdichtungen und Verdünnungen des zirkulierenden Mediums hervorzurufen, wodurch in diesem Medium akustische Schwingungen erzeugt werden. Die Intensität der erzeugten Schwingungen ist jedoch relativ gering, weil die Erregungsquelle des Wellenvorgangs die Öffnungen im Rotor und Stator bilden, welche punktförmige Quellen von lokalen Verdichtungen des Mediums darstellen.

Aus der DE-PS 8 37 181 ist eine Anordnung zur Erzeugung von Schall oder Ultraschall, bestehend aus einer kreiselpumpenartigen Anordnung, deren Gehäuse eine ringschlitzdüsenartige Öffnung aufweist, der außen ein oder mehrere auf Schall- oder Ultraschallfrequenzen bzw. einer Harmonischen oder Subharmonischen derselben abgestimmte Biegeschwinger gegenüberstehen bekannt. Durch Anströmen einer zugespitzten Kante des ringförmigen Biegeschwingers aus der ringschlitzartigen Öffnung sollen dabei die Schall- oder Ultraschallwellen erzeugt werden. Dadurch, daß der Biegeschwinger über seine ganze Innenseite gleichmäßig radial angeströmt wird, ist die Intensität seiner Schwingungen und die damit vermittelte Schallerzeugung relativ gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Schwingungen

nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß eine Erhöhung der Intensität der akustischen Schwingungen erzielt werden kann.

Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein aus einem Ring und Anschlägen bestehender Oszillator in unmittelbarer Nähe der Seitenfläche des Ständers den Öffnungen im Ständer gegenüberliegende angeordnet ist, wobei der Ring aus einem Material mit elastischer Verformbarkeit besteht und daß der Körper eine geringere Anzahl von Öffnungen als der Ständer aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen für Vorrichtungen, bei denen auf der Seitenfläche des Ständers mindestens zwei Reihen von Öffnungen ausgeführt sind, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand schematischer Darstellungen und anhand von Ausführungsbeir.pielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis 4 schematische Darstellungen eines erfin-

dungsgemäßen Oszillators unter Einwirkung von Kräften F. F₁, F₂ und unter gleichzeitiger Einwirkung der Kräfte F₁ und F₂,

Fig. 5 eine erfindungsgemäßc Vorrichtung teilweise im Längsschnitt,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-VI in Fig. 5, Fig. 7 einen Teilschnitt nach der Linie VIl-VII in Fig. 5,

Fig. 8 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Reihen von Öffnungen im Läufer und Ständer und einem Oszillator im Längsschnitt.

Fig. 9 einen Teil der Seitenfläche des Ständers in Abwicklung und

lic. 10 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Reihen von Öffnungen im Läufer und

b5 Ständer und zwei Oszillatoren im Längsschnitt.

Die Erzeugung intensiver akustischer Schwingungen in einem flüssigen bzw. gasförmigen durchströmenden Medium beruht auf der Zusammenwirkung der mechani-

sehen Schwingungen des als Ring aus einem Material mit euter elastischer Verformung ausgeführten Oszillators mit dem genannten Medium. Zum besseren Verständnis des Erzeugungsvorgangs der mechanischen Schwingungen des Oszillators sind in Fig. 1,2, 3, 4 die geometrisehen Veränderungen des Ringes I je nach den auf seine Innenfläche einwirkenden Kräften symbolisch dargestellt. Diese Kräfte sind gleich groß, radial gerichtet und am Kreisumfangdes Ringes 1 gleichmäßig verteilt. Diese Kräfte sind so gewählt, daß die Grenze der elastischen ίο Verformung des Materials des Ringes 1 nicht überschritten wird. Die in jedem Punkt der Innenfläche des Ringes 1 an dessen Kreisumfang angreifenden Radialkräfte F bewirken eine Verformung Ä + ΔΛ, wie das durch die punktierten Linien in Fig. 1 gezeigt wird, die sich in einer entsprechenden Längenänderung des Kreisumfang des Ringes 1 um den Wert <5 ändert. Im Falle einer momentanen Abschaltung der Dehnungskräfte wirkt die resultierende Kraft F, der Tangentialkräfte radial uni führt den Ring I in den Gleichgewichtszustand zurück.

Ähnliche Längenänderungen des Kreisumfangs des Ringes 1 um den Wert <"> entstehen, wenn auf die Innenfläche dieses Ringes I die Kräfte F₁ einwirken, deren Summe der Dehnungskraft /-"gleich ist, die jedoch in einigen Punkten gleichmäßig am Kreisumfang verteilt sind. Unter der Einwirkung dieser Kräfte F₁. wie dies in Fig. 2 anschaulich gezeigt wird, nimmt der Ring 1 die Form eines Vielecks mit den Scheiteln »«« des Angriffs der Kräfte F₁ an, wobei die Längenänderung des Kreisumfangs des Ringes 1 der Längenänderung des Umlangs des Vielecks entspricht. Bei einer momentanen Abschaltung der in den Punkten »α« angreifenden Kralle F₁ werden die Rückslellkräfte die Scheitel des Vielecks radial zurückversetzen und die Tangentialkräfte F₁ werden den Ring 1 in seinen Gleichgewichtszustand zurückführen.

Greifen in den Punkten »/>« die Kräfte F₂ gleich den Kräften F₁ an. wie dies in Fig. 3 gezeigt wird, so wird der Ring 1 ebenfalls die Form eines Vielecks mit den Scheiteln in den Punkten »/>« annehmen, die in den Zwischenräumen der Punkte »«« liegen.

Die Aufeinanderfolge der Angriffspunkte »«« und »/>« der Kräfte F₁ und F₁, die radial gerichtet und am Kreisumfangdes Ringes 1 gleichmäßig verteilt sind, wie dies in Fig. 4 anschaulisch dargestellt ist. führt unter Längenänderung des Ringes I um den Wert S zum Entstehen mechanischer Schwingungen, welche bedeutende Linearversetzungen zahlreicher Punkte des Ringes 1 hervorrufen, die zwischen den Angriffspunkten »«« und »/>« der Kräfte F₁ und F₁ verteilt sind. Dabei werden den Maximalversetzungen der Oberfläche des Ringes 1 die Versetzungen der Kantenmitten des einen Vielecks zu den Scheiteln des anderen Vielecks und umgekehrt entsprechen.

Derartig bedeutende Versetzungen sind am effektivsten zum Erzeugen von akustischen Schwingungen in einem flüssigen bzw. gasförmigen Medium, wenn deren Leistung der Versetzungsgeschwindigkeit der Wandung des Ringes 1 proportional ist, der als ein System schwingt, das aus Massen besteht, die an dem Kreisumfang verteilt sind und sich in der Radialrichtung gleichphasig versetzen. Dabei wird die Angriffsfrequenz der periodisch aufeinanderfolgenden Radialkräfte F₁ und F₂ an die Innenfläche des Ringes I annähernd oder gleich der Eigenfrequenz des Oszillators gewählt, wozu die Zahl der Angriffspunkte dieser Kräfte entsprechend hochgewählt wird. Doch ist das Maß der Linearversetzungen der Wandung des Ringes 1 auch in diesem Falle um eine Größenordnung höher als die Verformung der Körper in den bekannten harmonischen Schwingungssystemen. Eine derartig bedeutende Versetzung der Wandung des Ringes 1 bestimmt die Intensität der akustischen Schwingungen in einem flüssigen bzw. gasförmigen Medium, die von der Größe der Schwingungsversetzungen eines harmonischen Oszillators abhängt.

Von dem Formieren der Kräfte F₁ , F₂ usw. sowie der Reihenfolge ihres Angriffs an die Innenfläche des Ringes 1, zuerst in sämtlichen Punkten »α« dann in sämtlichen Punkten »/>« usw. mit einer Angriffsfrequenz dieser Kräfte, annähernd gleich der Eigenfrequenz des Ringes 1 wird in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Erzeugen akustischer Schwingungen in einem flüssigen bzw. gasförmigen Durchlaufmedium Gebrauch gemacht.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung umfaßt ein Ring Ϊ einen Ständer 2, der einen Hohlzylinder darstellt, an dessen Seitenfläche eine Reihe von Öffnungen 3 ausgeführt ist, wobei die Höhe der Ringe die Höhe der Öffnungen 3 übersteigt. Um eine Axialversetzung des Ringes 1 zu vermeiden, d. h. um seine Anordnung gegenüber den Öffnungen 3 zu gewährleisten, sind an der Seitenfläche des Ständers 2 ringförmige Anschläge 4 befestigt, deren gegenseitiger Abstand die Höhe des Ringes I übersteigt.

An der Seitenfläche des Ständers 2 ist ein Reflektor 5 befestigt, der eine Oberfläche 6 zum Reflektieren der akustischen Schwingungen hat, die die vorgegebene Strahlungsrichtung der Schwingungen in das flüssige bzw. gasförmige Medium bestimmt. Bei der Erzeugung akustischer Schwingungen in einem flüssigen Medium kann der Reflektor 5 einstückig mit dem Behälter für die Flüssigkeit ausgebildet sei bzw. in dieses Medium eingetaucht sein. In beiden Fällen stellt der durch den Reflektor 5 und die Seitenfläche des Ständers 2 gebildete Hohlraum 7 die aktive Fortpflanzungszone der akustischen Wellen dar.

Der Ständer 2 und der Reflektor 5 sind mit einem Gehäuse 8 starr verbunden. Im Gehäuse 8 ist auf Lagerslützen 9 koaxial mit dem Ständer 2 ein als Hohlzyhnder gestalteter Läufer IO angeordnet. Auf den Läufer 10 ist eine Scheibe 11 aufgesetzt, die zum Schutz der Lagerstützen 9 gegen das flüssige Medium dient. Die Welle 12 des Läufers 10 ist durch eine Mutter 13 gegen Verformung längs der Achse der Lagerstützen 9 gesichert. Der untere Teil des Gehäuses 8 ist mit einem Deckel 14 abgeschlossen, durch dessen Zentralöffnung die Welle 12 des Läufers 10 hindurchgeht, welche mit der Welle 15 eines Antriebsmotors 16 durch eine Kupplung 17 verbunden ist. Der Motor 16 ist ebenso wie das Gehäuse 8 auf einer Grundplatte 18 starr befestigt.

Die Stirnfläche des Läufers 10 berührt dauernd eine Dichtungshülse 19, die an den Läufer 10 durch Federn 20 angedrückt wird und mit Anschlägen 21 versehen ist, die ihre Verdrehung verhindert, wobei die Federn 20 und die Anschläge 21 in einem Ring 22 untergebracht sind, der im Gehäuse 8 starr angeordnet ist. Der Dichtheit der Verbindung der Hülse 19 mit dem Ring 22 wird durch einen Dichtungsring 23 gewährleistet, der eine freie vertikale Verformung der Hülse 19 ermöglicht.

Im Gehäuse 8 ist ein ringförmiger Hohlraum 24 ausgeführt, der durch einen Kanal 25 mit der Außenluft verbunden ist.

Die Außenfläche des Läufers 10 und die Innenfläche des Ständers 2 sind mit einer Neigung zu ihrer Drehachse ausgeführt. Das ist dadurch bedingt, daß zwischen den genannten Flächen ein Spalt vorhanden sein muß, der die verlangten Arbeitsbedingungen der Einrichtung gewährleistet. Die Spaltgröße wird durch eine Versetzung des Ständers 2 gemeinsam mit dem Reflektor 5 in Axialrich-

tung durch entsprechende Dickenänderung des zwischen dem Ständer 2 und dem Gehäuse 8 eingesetzten Ringes 26 bestimmt und eingestellt, dessen Dicke der Größe des genannten Spaltes proportional ist.

Die innere Stirnfläche des Ständers 2 ist durch einen mit ihm starr verbundenen Flansch 27 abgeschlossen, in dem ein Kanal 28 ausgeführt ist, der mit einer Öffnung 29 zusammenlallt, die in der oberen Stirnfläche des Läufers 10 ausgeführt und für die Zufuhr des flüssigen Mediums in den geschlossenen Hohlraum 30 des Läufers 10 bestimmt ist. Auf derselben oberen Stirnfläche des Läufers 10 sind an der Außenseite Vorsprünge 31 ausgeführt, die zum Aufrechterhalten der Druckhöhe des Mediums im Spalt zwischen Läufer 10 und Ständer 2 bestimmt sind. In der beschriebenen Ausführungsvariante sind diese Vor-Sprünge 31 (F i g. 6) tangential zur Öffnung 29 des Läufers 10 angeordnet und haben eine geradlinige Form.

Es sind auch andere Varianten möglich, in denen diese Vorsprünge eine gekrümmte bzw. eine andere Form haben, welche den Förderbedingungen des betreffenden Mediums in den obengenannten Spalt genügen, wobei der Flansch 27 (Fig. 5) einstückig mit dem Ständer 2 ausgeführt sein kann. Jedoch muß der Spalt zwischen den Vorsprüngen 31 und dem Flansch 27 minimal sein, um die Förderbedingungen des Mediums in den Spalt zwisehen Läufer 10 und Ständer 2 zu erfüllen.

Auf der Seitenfläche des Läufers 10 sind Reihen von Öffnungen 3 im Ständer 2 ausgeführt — bei dieser Ausführungsvariante ist es nur eine Reihe von Öffnungen 32. Die Zahl der Öffnungen 32 im Läufer 10 ist geringer als die Zahl der Öffnungen 3 im Ständer 2. was für ein abwechselndes Aufeinanderfolgen der Angriffspunkte der Kräfte F₁ und F₂ am Ring 1 erforderlich ist.

Wie man aus Fig. 7 anschaulich ersehen kann, werden beim Drehen des Läufers 10 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ω alle seine Öffnungen 32 periodisch mit den öffnungen 3 des Ständers 2 derart zusammenfallen, daß an den Ring 1 die Kräfte F₁ angreifen, welche am Kreisumfang dieses Ringes in den Punkten »α« gleichmäßig verteilt sind, während in den Angriffspunkten »b« der Kräfte F-, die öffnungen 3 durch die Abstände zwischen den Öffnungen 32 überdeckt sind. Weiter werden bei einer Drehung des Läufers 10 die Abstände zwischen seinen Öffnungen 32 sämtliche Öffnungen 3 überdecken, die den Angriffspunkten »α« der Kräfte F₁ entsprechen. Dabei fallen die Öffnungen 3, die den Angriffspunkten »b« der Kräfte F₂ entsprechen, mit den Öffnungen 32 des Läufers 10 zusammen. Ein derartiges periodisches Zusammenfallen der Öffnungen 32 des Läufers 10 mit den Öffnungen 3 des Ständers 2 (Fig. 5) erfolgt ununterbrocheri und gilt als notwendige Bedingung eines aufeinanderfolgenden Angriffs der Kräfte F₁ und F₂ an der Innenfläche des Ringes 1 mit einer Frequenz, die sich aus der folgenden Beziehung ergibt:

55

60

(1)

m — die Minutendrehzahl der Welle 12 des Läufers 10, Z₁ — die Zahl der Öffnungen 3 in einer Reihe des Ständers 2 bezeichnet.

Um die Angriffsfrequnz der Kräfte F₁ und F₂ an der Innenfläche des Ringes 1 zu erhöhen, d. h. zum Annähern an die Eigenschwingfrequenz des Ringes 1 und zum Erhalten geringer Außenmaße, kann eine zweite Ausführungsvariante, analog der obenbeschriebenen verwendet werden.

Der Unterschied besteht darin, daß im Läufer 10 und im Ständer 2 je eine zusätzliche Öffnungsreihe ausgeführt ist: Die Öffnungen 33 (Fig. 8) im Läufer 10 und die Öffnungen 34 im Ständer 2, wobei die Zahl der Öffnungen 33 der Zahl der Öffnungen 32 im Läufer 10 und die Zahl der Öffnungen 34 der Zahl der Öffnungen 3 im Ständer 2 entspricht. In dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der in unmittelbarer Nähe der Öffnungen 3 und 34 angeordnete Ring 35 eine Höhe, die die Höhensumme der Reihen 34 und 3 sowie des Abstands zwischen ihnen übersteigt, wobei die Anschläge 4, ebenso wie in der ersten Ausführungsvariante der Vorrichtung, mit einem bestimmten Spalt gegenüber den Stirnflächen dieses Ringes 35 angeordnet sind. Die Öffnungen 33 der zusätzlichen Reihe des Läufers 10 sind koaxial mit den Öffnungen 32 untereinander angeordnet, während die Öffnungen 34 der zusätzlichen Reihe des Ständers 2 mit einer Versetzung gegenüber den Öffnungen 3 (Fig. 9) um Wert - angeordnet sind, wobei L den

Abstand zwischen den Achsen zweier benachbarter Öffnungen 3 des Ständers 2 bezeichnet.

Eine derartige gegenseitige Anordnung der Öffnungen 34 und 3 auf den Seitenflächen des Ständers 2 ist dazu bestimmt, eine komplizierte elastische Verformung des Ringes 35 (Fig. 8) mit einer verdoppelten Angriffsfrequenz der Kräfte F₁ und F₂ im Vergleich zur ersten Ausführungsvariante der Vorrichtung zu erreichen. Dementsprechend wird die Beziehung (1) folgenderweise modifiziert:

6(f

wobei »n« die Reihenzahl der Öffnungen im Ständer 2 und im Läufer 10 bezeichnet.

Wenn im Läufer 10 zwei Öffnungsreihen ausgeführt werden, ist es vorteilhaft; den geschlossenen Hohlraum 30 des Läufers durch einen Ringvorsprung 36 in zwei Hohlräume 37 und 38 aufzuteilen. Eine derartige Ausführung gewährleistet das Erhalten gleich großer Kräfte Fbei der Änderung ihrer Angriffspunkte, was seinerseits zur Schaffung stabiler mechanischer Schwingungen des Ringes 1 (Fig. 1, 2, 3,4) führt.

Zur Amplitudenvergrößerung der mechanischen Schwingungen des Ringes 1. d.h. um die Amplitude der akustischen Schwingungen in einem flüssigen bzw. gasförmigen Medium zu vergrößern, kann eine dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen.

Ihr Unterschied gegenüber der zweiten Variante besteht darin, daß gegenüber jeder Öllnungsreihe des Ständers 2 ein besonderer Ring angeordnet ist, und zwar den Öffnungen 3 (Fig. 10) des Ständers 2 entspricht ein Ring 39, der gegenüber diesen Öffnungen 3 angeordnet ist. Ebenso ist ein Ring 40 gegenüber den Öffnungen 34 angeordnet. Beide Ringe 39 und 40 sind durch die Anschläge 4 gegen eine Axialversetzung gesichert.

Diese Ausführungsvariante der Vorrichtung bietet die Möglichkeit, akustische Schwingungen von jedem Ring 39, 40 getrennt zu erhalten. Dabei können die durch Umwandlung der mechanischen Schwingungen jedes der Ringe 39 und 40 erhaltenen akustischen Schwingungen je nach der Lage der Öffnungen 34 gegenüber den Öffnungen 3 des Ständers 2 gleichphasig, gegenphasig bzw. phasenverschoben ausstrahlen. Um gleichphasige akustische Schwingungen zu erhalten, werden die Öffnungen 3 und 34 im Ständer 2 sowie die Öffnungen 32 und 33 im Läufer

10 koaxial untereinander angeordnet, während man zum gegenphasigen Ausstrahlen der akustischen Schwingungen die Öffnungen 34 des Ständers 2 gegenüber den Öffnungen 3 um den Wert —, wie in Fig. 9 gezeigt ist, verschieben muß. Durch entsprechende Änderung der genannten Größe — wird die Phasenverschiebung vorgenommen. In der beschriebenen Variante sind zwei Reihen von Öffnungen 32, 33 und 3, 34 im Läufer 10 bzw. Ständer 2 ausgeführt, obwohl diese Reihenzahl auch größer sein kann.

Zum Erzeugen akustischer Schwingungen in einem zirkulierenden flüssigen Medium, das in verschiedenartigen technologischen Prozessen verwendet wird, ist es zweckmäßig, den Hohlraum 7 geschlossen auszuführen. Dabei ist der Hohlraum 7 durch eine Kammer 41 gebildet, welche auf den Stirnflächen des Ständers 2 starr befestigt ist und einen Kanal 42 zum Austritt des Mediums hat sowie eine Fläche 43, die in einem Abstand vom Ständer angeordnet ist, der das Vielfache der halben Wellenlänge beträgt und welche zum Rückstrahlen der akustischen Schwingungen in das Durchlaufmedium bestimmt ist.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Erzeugen akustischer Schwingungen in einem flüssigen bzw. gasförmigen Durchlaufmedium besteht in folgendem.

Zur Erzeugung akustischer Schwingungen in einem flüssigen Medium wird die Vorrichtung in einem Behälter (in den Zeichnungen nicht dargestellt) so untergebracht, daß der Ständer 2 (Fig. 5), der Läufer 10 und der durch die Seitenfläche des Ständers 2 und des Reflektors 5 gebildete Hohlraum 7 in dieses Medium, z. B. Wasser, eingetaucht wird. Dann wird eine fortlaufende Zirkulation dadurch erreicht, daß man das flüssige Medium unter einem Förderdruck durch den Kanal 28 und die Öffnungen 29 in der Stirnseite des Läufers 10, dem Hohlraum 30 dieses Läufers 10 zuführt, aus welchem das Wasser in den Hohlraum 7 übergedrückt wird, der einen Teil des Behälters darstellt. Dann tritt es durch die Öffnungen 32 des Läufers 10. den Spalt zwischen dem Läufer 10 und dem Ständer 2 und soweit Öffnungen 32 und 3 zusammenfallen, die Öffnungen 3 des Ständers 2, den Spalt, gebildet durch die Außenfläche des Ständers 2 und die innenflächen des Ringes 1 sowie die Spalte zwischen den Stirnflächen dieses Ringes 1 und den Anschlägen 4. Dabei wird der Läufer 10 mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit ω durch den Motor 16 über die Kupplung 17 in Rotationsbewegung versetzt, welche die Welle 15 des Antriebsmotors 16 mit der Welle 12 des Läufers 10 verbindet.

Das während der Drehbewegung des Läufers 10 entstehende periodische Zusammenfallen der Öffnungen 32 mit den Öffnungen 3 des Ständers 2 (Fig. 7) erzeugt lokale Verdichtungen des in den Öffnungen 3 des Ständers 2 zirkulierenden Mediums. Die Energie dieser örtlichen Verdichtungen des Mediums greift an die Innenfläche des Ringes 1 aus einem Material mit elastischer Verformung zuerst gleichzeitig in sämtlichen Punkten »b« an usw. Diese Kräfte verformen die Oberfläche des Ringes 1 derart, daß beim Angriff der Kräfte F₁ in den Punkten »α« die Innenfläche dieses Ringes 1 sich in den Punkten »ft« an die Außenfläche des Ständers 2 zu nähern versucht. Und dementsprechend versucht beim Angriff der Kräfte F₂ in den Punkten »Λ« die Innenfläche des Ringes 1, sich in den Punkten »α« an die Außenfläche des Ständers 2 anzunähern. Dennoch kann der Ring 1 infolge der Zirkulation des Mediums die Oberfläche des Ständers 2 niemals berühren.

Ebenso kann der Ring 1 auch die Stirnfläche der Anschlage 4 (Fig. 5) deshalb nicht berühren, weil den Strömen des Mediums zwischen den Stirnflächen des Ringes

1 und den Stirnflächen der Anschläge 4 die gleichen Angriffsbedingungen der Kräfte des zirkulierenden Mediums an die Innenfläche des Ringes 1 entsprechen, die den Ring 1 in diesem zirkulierenden Medium im Schwebezustand halten. Den Schwebezustand des Ringes 1 begünstigen auch die an der oberen Stirnfläche des Läufers 10 angeordneten Vorsprünge 31 (F i g. 6) der Zentrifugalpumpe, die einen konstanten Druck des flüssigen Mediumsim Spalt zwischen dem Läufer 10 und dem Ständer

2 gewährleisten.

Infolgedessen erzeugt der in das zirkulierende Medium eingetauchte Ring 1 (Fig. 1) Radial- und Biegeschwingungen. Die Angriffsfrequenz der Kräfte F, proportional

dem Produkt der Zahl der Öffnungen 3 des Ständers 2 und der Drehzahl des Läufers 10, wählt man nahe oder gleich der Eigenfrequenz dieses Ringes 1. Darum haben die Radial- und Biegeschwingungen des Ringes 1 eine Frequenz gleich der Eigenfrequenz des Ringes 1 und gewährleisten bedeutende Verlagerung der Oberfläche dieses Ringes 1, der einen harmonischen Oszillator darstellt und in das Medium intensive akustische Schwingungen ausstrahlt.

Führt man auf den Oberflächen des Läufers 10 und des Ständers 2 je zwei Reihen Öffnungen 32 (Fig. 8), 33 und 3, 34, aus, so greifen entsprechend an die Innenfläche des Ringes 1 die Kräfte F₁ gleichzeitig in sämtlichen Punkten »a« (Fig. 9) einer Reihe von Öffnungen 3 des Ständers 2 an und gleichzeitig in sämtlichen Punkten »α« der zwei-

ten Reihe der Öffnungen 34 des Ständers 2. Ferner greifen die Kräfte F₂ in den Punkten »b« einer Reihe von Öffnungen 3 des Ständers 2 an, wonach diese Kräfte F₂ in den Punkten »b« der zweiten Reihe der Öffnungen 34 des Ständers 2 usw, angreifen.

Eine derartige Aufeinanderfolge des Angriffs der Kräfte F₁ und F₂ an der Innenfläche des Ringes 1 bewirkt ein kompliziertes Verformen dieses Ringes 1 mit doppelter Angriffsfrequenz dieser Kräfte F im Vergleich zu den oben beschriebenen Ausführungsvarianten der voriiegenden Vorrichtung.

In der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung erfolgt das Ausstrahlen der akustischen Schwingungen in das Medium einzeln von zwei Oszillatoren — den Ringen 39 und 40 — wovon jeder Radial- und Biegeschwingungen durch die an ihren Innenflächen angreifenden Kräfte F₁ und F₂ ausführt, deren Angriffsfolge der oben beschriebenen ar.aiog isi. Doch werden die durch Verwandlung der mechanischen Schwingungen von jedem der Ringe 39 und 40 erhaltenen akustischen

Schwingungen je nach der Lage der Öffnungen 34 gegenüber den Öffnungen 3 des Ständers 2 gleichphasig, wenn die Öffnungen 3 und 34 im Ständer 2 sowie die Öffnungen 32 und 33 im Läufer 10 koaxial angeordnet sind oder sonst phasenverschoben ausstrahlen. Im letzteren Falle werden die Öffnungen 34 des Ständers 2 gegenüber den

Öffnungen 3 im Bereich der Größe—(F i g. 9) verschoben.

Der maximalen Verschiebung wird das Ausstrahlen von akustischen Schwingungen in Gegenphase entsprechen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von akustischen Schwingungen in einem flüssigen Medium, die einen in einer Arbeitskammer untergebrachten Ständer, der in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist und an dessen Seitenfläche eine Reihe von Öffnungen vorgesehen ist sowie einen ebenfalls in der Arbeitskammer untergebrachten und mit einem Antrieb verbundenen Läufer enthält, der koaxial zum Ständer angeordnet ist und an dessen Seitenfläche eine Reihe von Öffnungen vorgesehen ist, wobei bei einer periodischen Übereinstimmung dieser Öffnungen mit den Öffnungen des Ständers das in den Hohlraum des Läufers eintretende flüssige Medium in die Arbeitskammer geiangt und nach DBP 25 21 015 der Läufer in Form eines Zylinders mit geschlossenen Stirnseiten ausgeführt ist und in einer dieser Stirnseiten eine Öffnung für das in den Hohlraum des Läufers durchgehende flüssige Medium vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Ring (1, 35, 39, 40) und Anschlägen (4) bestehender Oszillator in unmittelbarer Nähe der Seitenfläche des Ständers (2) den Öffnungen im Ständer (2) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der Ring (1, 35, 39,40) aus einem Material mit elastischer Verformbarkeit besteht und daß der Körper (10) geringere Anzahl von Öffnungen als der Ständer (2) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der auf der Seitenfläche des Ständers mindestens zwei Reihen von Öffnungen ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Ringes (35) gleich oder größer als die Gesamthöhe der beiden Reihen von Öffnungen (3, 34) und der Abstände zwischen diesen Reihen von Öffnungen (3, 34) des Ständer (2) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1. bei der auf der Seitenfläche des Läufers mindestens zwei Reihen von Öffnungen ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ringe (39,40) entsprechend der Zahl der Reihen von Öffnungen (3, 34) des Ständers (2) vorgesehen sind, wobei jeder dieser Ringe der ihm zugeordneten Reihe von Öffnungen (3, 34) im Ständer (2) gegenüberliegt und eine Höhe aufweist, die gleich oder größer ist als die Höhe dieser Öffnungen (3,34).