PL157759B1 - Method of and apparatus for generating longitudinal sound waves in liquid media - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania akustycznych fal podluznych w osrodkach cieklych, przez prze- twarzanie ich z fal akustycznych propaguja- cych sie po powierzchni ciala stalego otaczaja- cego ciecz, o predkosci propagacji fal akustycz- nych mniejszej niz w tym ciele stalym, zna- mienny tym, ze akustyczna fale (3, 3') propa- gujaca sie po powierzchni ciala stalego (4, 4'), pierwotna, najpierw przetwarza sie w fale ply- towa (6) w osrodku posredniczacym (5), w któ- rym predkosc rozchodzenia sie fal akusty- cznych jest mniejsza niz predkosc fali w ciele stalym (4, 4') . PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania akustycznych fal podłużnych w ośrodkach ciekłych, zwłaszcza fal o dużych mocach.

Znany jest sposób wytwarzania fali podłużnej o dużej koncentracji w ośrodku ciekłym przez przetworzenie jej z fali powierzchniowej i skupienie w bardzo małym obszarze tej cieczy. Prędkość rozchodzenia się fali w ośrodku ciekłym musi być mniejsza od prędkości fali powierzchniowej propagującej się po powierzchni ciała stałego na granicy z cieczą.

Urządzenie do wytwarzania fali podłużnej w ośrodku ciekłym zawiera element w postaci bryły z jednej strony zanurzonej w cieczy, a ze strony przeciwnej sprzężony ze źródłem fali ultradźwiękowej. Element ten charakteryzuje się korzystnie symetrią osiową i ma otwór koncentryczny stożkowy. Fala ultradźwiękowa propagowana jest po powierzchni otworu w kształcie stożka ściętego, o tworzącej krzywoliniowej, wypukłością skierowaną ku osi. Dzięki mniejszej prędkości propagacji fali w cieczy, fala na granicy ośrodków przechodzi do cieczy i propaguje się wzdłuż linii prostej w kierunku osi. Pozwala to na koncentrację fali w małym obszarze wokół krótkiego odcinka na osi, od strony węższego otworu ciała stałego.

Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo mała moc fali podłużnej.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku falę akustyczną pierwotną, przetwarza się najpierw w falę płytową w ośrodku pośredniczącym, w którym prędkość rozchodzenia się fal akustycznych jest mniejsza niż w ośrodku akustycznej fali pierwotnej.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że w otworze ciała stałego osadzone jest ciało pośredniczące w postaci powłoki o symetrii obrotowej, dokładnie dopasowanej do kształtu otworu ciała stałego.

Zaletą rozwiązania jest możliwość uzyskania w cieczy stosunkowo dużych mocy dzięki użyciu dużych powierzchni źródła, które ma dużą średnicę zewnętrzną. Maksymalna moc fali akustycznych jest proporcjonalna do objętości ośrodka propagacji, gdyż maksymalna moc z 1 cm² powierzchni przetwornika nie może przekraczać około 5 watów.

Wynalazek jest bliżej przedstawiony przykładowo na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do wytwarzania fal podłużnych z fal powierzchniowych w

157 759 3 przekroju osiowym, a fig. 2 - urządzenie do wytwarzania fal podłużnych z fal płytowych w przekroju osiowym.

W urządzeniu według wynalazku, zasilany z generatra 2 przetwornik fali akustycznej 1 ma postać pierścienia nałożonego na ciało stałe 4 w postaci walca z otworem koncentrycznym. W tym otworze usytuowane jest ciało pośredniczące 5 w kształcie cienkościennego cylindra ściśle dopasowanego do wymiarów -otworu ciała 4. W ciele pośredniczącym znajduje się ciecz 7, która może przepływać z niewielką prędkością.

Przetwornik 1 wytwarza na powierzchniach ciała 4 stałego, falę powierzchniową 3, która na powierzchni zetknięcia z cylindrycznym ciałem pośredniczącym 5 o prędkości fali mniejszej niż w ciele stałym i przekształca się w falę płytową 6 rozchodzącą się wzdłuż ścianek ciała pośredniczącego 5. Fala płytowa 6 zostaje w trakcie propagacji odpromieniowana do ośrodka cieczy 7, w której prędkość fali akustycznej jest mniejsza niż w ciele pośredniczącym 5, jako fala podłużna 8 rozchodząca się w obie strony. Fala ta może przenosić dużą moc gdyż powierzchnia ciała stałego 4 może nadać duże wymiary. W przedstawionym przykładzie wytwarza się więc falę powierzchniową na stosunkowo dużej powierzchni, którą przekształca się następnie w falę płytową, a potem w falę podłużną dużej mocy.

Urządzenie według fig. 2, ma także przetwornik 2 zasilany z generatora 2 w kształcie pierścienia nałożonego ściśle na ciało stałe 4'. Ma ono kształt toroidu, który jest wewnątrz wydrążony tak, że stanowi powłokę. W otworze koncentrycznym toroidu usytuowane jest także ciało pośredniczące w kształcie cienkościennego cylindra ściśle dopasowanego do tego otworu. W ciele pośredniczącym znajduje się ciecz 7, która także może przepływać z niewielką prędkością.

W ciele stałym 4' wytwarzana jest fala płytowa 3', która na powierzchni zetknięcia z cylindrycznym ciałem pośredniczącym 5 o prędkości fali mniejszej niż w ciele stałym 4' przekształca się w falę płytową 6 w ciele 5, która odpromieniowana jest do ośrodka cieczy, w której prędkość fali akustycznej jest mniejsza niż w ciele pośredniczącym 5. Powstająca w ten sposób fala podłużna rozchodząca się w obie strony, która przenosi w stosunkowo dużym obszarze dużą moc. Materiałem ciała stałego może być stal, ciała 5 mosiądz lub aluminium, cieczy - woda.

Wynalazek znajduje zastosowanie do dokładnego mieszania, rozdrabniania oraz rozpylania cieczy, a także w medycynie do rozrywania komórek żywych i martwych, a więc do sterylizacji, jak również może spełniać rolę gotowania potraw.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania akustycznych fal podłużnych w ośrodkach ciekłych, przez przetwarzanie ich z fal akustycznych propagujących się po powierzchni ciała stałego otaczającego ciecz, o prędkości propagacji fal akustycznych mniejszej niż w tym ciele stałym, znamienny tym, że akustyczną falę (3,3') propagującą się po powierzchni ciała stałego (4,4'), pierwotną, najpierw przetwarza się w falę płytową (6) w ośrodku pośredniczącym (5), w którym prędkość rozchodzenia się fal akustycznych jest mniejsza niż prędkość fali w ciele stałym (4, 4') .
2. 2. Urządzenie do wytwarzania akustycznych fal podłużnych w ośrodkach ciekłych zawierające ciało stałe w postaci bryły o symetrii obrotowej z otworem koncentrycznym z cieczą, na którym to ciele stałym osadzone jest źródło fal akustycznych, znamienne tym, że w otworze ciała stałego (4) osadzone jest ciało pośredniczące (5) w postaci powłoki o symetrii obrotowej, dokładnie dopasowanej do kształtu otworu ciała stałego (4) wykonanego z materiału, w którym prędkość fali akustycznej jest większa niż w ciele pośredniczącym (5).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że ciało stałe (4,4') ma kształt toroidu, a ciało pośredniczące (5) ma kształt cylindra.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że bryła toroidu ciała stałego (4') jest wewnątrz wydrążona i stanowi powłokę.