RU2471571C2 - Ultrasound oscillating system - Google Patents

Ultrasound oscillating system Download PDF

Info

Publication number
RU2471571C2
RU2471571C2 RU2011133748/28A RU2011133748A RU2471571C2 RU 2471571 C2 RU2471571 C2 RU 2471571C2 RU 2011133748/28 A RU2011133748/28 A RU 2011133748/28A RU 2011133748 A RU2011133748 A RU 2011133748A RU 2471571 C2 RU2471571 C2 RU 2471571C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
ultrasonic
ultrasound
oscillations
radiator
Prior art date
Application number
RU2011133748/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011133748A (en
Inventor
Владимир Николаевич Хмелев
Юрий Михайлович Кузовников
Сергей Николаевич Цыганок
Сергей Викторович Левин
Сергей Сергеевич Хмелев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ"
Priority to RU2011133748/28A priority Critical patent/RU2471571C2/en
Publication of RU2011133748A publication Critical patent/RU2011133748A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2471571C2 publication Critical patent/RU2471571C2/en

Links

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to ultrasound hardware, particularly, to device intended for intensification of processes in fluid homogeneous heterogeneous media by ultrasound wideband oscillations of cavitation spectrum and may be used for acceleration of dispersion, homogenisation, extraction, separation, etc. Ultrasound oscillating system incorporates cylindrical shell with stopped end face jointed to the case and furnished with inlet and outlet branch pipes. Shell wall thickness is many times smaller than half the ultrasound oscillation wavelength and is arranged coaxially with ultrasound radiator. Shell is filled with fluid and arranged relative to said radiator so that the distance between radiator surface and shell inner surface makes one fourth of wavelength of ultrasound oscillation in fluid between radiator and shell. Gas-vapor bubbles originate and instantly collapse in fluid between radiator and shell at ultrasound oscillations in "developed cavitation" conditions. Collapsing gas-vapor cavities make the source of wide frequency band. Combination of ultrasound frequency oscillations and wideband oscillations of cavitation origin make the source of wide spectrum oscillations.
EFFECT: intensive fluid cavitationless processing in fluids in wide frequency range.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области ультразвуковой техники, а именно к устройствам, предназначенным для интенсификации технологических процессов в жидких гомогенных и гетерогенных средах ультразвуковыми широкополосными колебаниями кавитационного спектра, и может быть использовано для ускорения процессов диспергирования, гомогенизации, экстракции, создания и разделения эмульсий, дегазации, коагуляции, осветления и т.п.The invention relates to the field of ultrasonic technology, and in particular to devices designed to intensify technological processes in liquid homogeneous and heterogeneous media by ultrasonic broadband vibrations of the cavitation spectrum, and can be used to accelerate the processes of dispersion, homogenization, extraction, creation and separation of emulsions, degassing, coagulation , clarification, etc.

Современные условия производства диктуют потребности в оптимизации технологических процессов, улучшении качества получаемой продукции и ускорении процессов обработки. В химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической и пищевой промышленности наблюдается спад темпов развития. Это происходит вследствие достижения ограничений, накладываемых уровнем современной техники и технологии. Поэтому возникает острая необходимость в совершенствовании техпроцессов и оборудования, модернизации существующих конструкции, а также разработке и созданию совершенно новых и прогрессивных технологических решений.Modern production conditions dictate the need for optimizing technological processes, improving the quality of products and accelerating processing processes. In the chemical, oil refining, pharmaceutical and food industries, there has been a decline in the pace of development. This is due to the achievement of the restrictions imposed by the level of modern engineering and technology. Therefore, there is an urgent need to improve technological processes and equipment, modernize existing structures, as well as develop and create completely new and progressive technological solutions.

Одной из важнейших является проблема повышения эффективности процессов в жидких дисперсных средах с целью преобразования состояния составляющих компонентов. Часто связанные с таким преобразованием, процессы происходят достаточно медленно, и ускорить их сложно или практически невозможно. В жидкой среде это процессы диспергирования, эмульгирования, разжижения, коагуляции, осветления и т.п. Сильнейшим интенсифицирующим фактором в решении таких задач являются ультразвуковые колебания, с интенсивностью необходимой для реализации конкретного процесса. Основной движущей силой при ультразвуковом воздействии является кавитация - явление образования и схлопывания парогазовых пузырей, обеспечивающих реализацию энергоемких технологических процессов. Для их практической реализации необходимы источники излучения - ультразвуковые колебательные системы.One of the most important is the problem of increasing the efficiency of processes in dispersed liquid media in order to transform the state of constituent components. Often associated with such a transformation, the processes occur rather slowly, and it is difficult or almost impossible to accelerate them. In a liquid medium, these are processes of dispersion, emulsification, liquefaction, coagulation, clarification, etc. The strongest intensifying factor in solving such problems is ultrasonic vibrations, with the intensity necessary for the implementation of a specific process. The main driving force during ultrasonic exposure is cavitation - the phenomenon of formation and collapse of vapor-gas bubbles, which ensure the implementation of energy-intensive technological processes. For their practical implementation, radiation sources are needed - ultrasonic oscillatory systems.

Известны ультразвуковые колебательные системы [1-3], состоящие из пьезоэлектрического преобразователя, размещенного в корпусе и ультразвукового излучателя, в которых пьезоэлектрический преобразователь обеспечивает преобразование энергии электрических колебаний, поступающих от электронного генератора в механические (упругие) колебания ультразвуковой частоты, механические колебания усиливаются концентраторами (при необходимости) и передаются на излучатель и через колеблющуюся поверхность излучателя передаются в обрабатываемую среду.Known ultrasonic vibration systems [1-3], consisting of a piezoelectric transducer located in the housing and an ultrasonic emitter, in which the piezoelectric transducer provides the conversion of energy of electrical vibrations from the electronic generator into mechanical (elastic) vibrations of the ultrasonic frequency, mechanical vibrations are amplified by hubs ( if necessary) and are transmitted to the emitter and transmitted through the oscillating surface of the emitter to the medium being processed do.

Описываемые колебательные системы имеют излучатели (как правило, грибкового типа), обладающие малой поверхностью излучения. Это ограничивает их функциональные возможности в части обеспечения ультразвукового излучения через большие поверхности, что исключает промышленную обработку больших объемов жидких сред.The described oscillatory systems have emitters (usually of a fungal type) having a small radiation surface. This limits their functionality in providing ultrasonic radiation through large surfaces, which excludes the industrial processing of large volumes of liquid media.

Применение таких ультразвуковых колебательных систем для реализации технологических процессов обработки жидких сред [4, 5] позволяет выявить их недостатки.The use of such ultrasonic oscillatory systems for the implementation of technological processes for processing liquid media [4, 5] allows us to identify their shortcomings.

1. Ультразвуковая колебательная система не обеспечивает рационального излучения в широком спектре частот, поскольку излучение колебаний происходит только в двух резонансных режимах: бескавитационном и кавитационном. Высокоинтенсивное кавитационное воздействие во множестве процессов (экстракция, коагуляция, разделение эмульсий и т.п.) носит разрушающий характер (разрушаются полезные вещества, извлекаемые при экстракции, разрушаются объединяемые при коагуляции конгломераты и т.п.) и поэтому не допустимо. Работа колебательной системы в бескавитационном режиме (интенсивность менее 1 Вт/см2) не позволяет существенным образом повлиять на ход технологических процессов.1. The ultrasonic oscillatory system does not provide rational radiation in a wide spectrum of frequencies, since the radiation of oscillations occurs only in two resonance modes: cavitation-free and cavitation. The high-intensity cavitation effect in many processes (extraction, coagulation, separation of emulsions, etc.) is destructive (useful substances extracted during extraction are destroyed, conglomerates combined during coagulation are destroyed, etc.) and therefore not permissible. The operation of the oscillatory system in cavitation-free mode (intensity less than 1 W / cm 2 ) does not significantly affect the course of technological processes.

2. Ультразвуковая колебательная система при излучении УЗ колебаний высокой интенсивности в среду вследствие поглощения энергии обеспечивает ее нагрев. В случае обработки жидкой среды с высокой вязкостью из-за отсутствия активного тепломассообмена внутри среды происходит повышение температуры локально вокруг излучателя и это приводит к скорому нагреву небольшой зоны обработки до значительной температуры. При этом нагревается излучатель и вся колебательная система, что обуславливает изменение ее электрических параметров (ухудшение согласования с электронным генератором) и снижение эффективности преобразования электрической энергии в ультразвуковую. Также это накладывает существенные ограничения на использование такой колебательной системы для ультразвуковой обработки вязких термолабильных жидких сред.2. The ultrasonic oscillatory system upon emission of ultrasonic vibrations of high intensity into the medium due to energy absorption ensures its heating. In the case of processing a liquid medium with a high viscosity due to the absence of active heat and mass transfer inside the medium, the temperature rises locally around the emitter and this leads to an early heating of a small treatment zone to a significant temperature. In this case, the emitter and the entire oscillatory system are heated, which causes a change in its electrical parameters (deterioration of coordination with the electronic generator) and a decrease in the efficiency of converting electric energy to ultrasonic. It also imposes significant restrictions on the use of such an oscillatory system for ultrasonic treatment of viscous heat-sensitive liquid media.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является ультразвуковая колебательная система по патенту The closest in technical essence to the proposed technical solution is an ultrasonic oscillatory system according to the patent

РФ №2332266 [6], принятая за прототип.RF №2332266 [6], adopted as a prototype.

Принятая за прототип ультразвуковая колебательная система состоит из ультразвукового излучателя переменного сечения, соединенного с пьезоэлектрическим преобразователем - источником ультразвуковых колебаний. Пьезоэлектрический преобразователь (в том числе многопакетный, т.е. состоящий из нескольких пар пьезоэлектрических колец - пакетов) обеспечивает преобразование энергии электрических колебаний, поступающих от электронного генератора в механические (упругие) колебания ультразвуковой частоты. Механические колебания усиливаются концентраторами (при необходимости) и передаются на излучатель, имеющий цилиндрическую форму со ступенчато изменяемым диаметром, и излучаются в обрабатываемую среду. Колебательная система является резонансной, высокодобротной и обеспечивает излучение в узкой полосе рабочих частот, например 22±1,6 кГц.The ultrasonic oscillatory system adopted as a prototype consists of an ultrasonic transducer of variable cross section connected to a piezoelectric transducer — a source of ultrasonic vibrations. A piezoelectric transducer (including a multi-packet one, i.e. consisting of several pairs of piezoelectric rings - packets) provides the conversion of the energy of electrical vibrations coming from an electronic generator into mechanical (elastic) vibrations of ultrasonic frequency. Mechanical vibrations are amplified by concentrators (if necessary) and transmitted to a radiator having a cylindrical shape with a stepwise variable diameter, and emitted into the medium being processed. The oscillation system is resonant, high-Q and provides radiation in a narrow band of operating frequencies, for example 22 ± 1.6 kHz.

Поскольку ультразвуковой излучатель прототипа имеет развитую поверхность излучения для ввода большого объема акустической энергии в озвучиваемую среду, это позволяет частично устранить недостатки известных аналогов.Since the ultrasonic emitter of the prototype has a developed radiation surface for introducing a large amount of acoustic energy into the sound medium, this partially eliminates the disadvantages of the known analogues.

Однако применение прототипа позволяет производить высокоинтенсивную ультразвуковую обработку жидких сред только в небольшой зоне вокруг излучателя и только на резонансной частоте колебательной системы.However, the use of the prototype allows for high-intensity ultrasonic treatment of liquid media only in a small area around the emitter and only at the resonant frequency of the oscillatory system.

Для воздействия УЗ колебаниями широкого спектра (одновременного воздействие различными по частоте колебаниями) известная колебательная система, работающая в кавитационном режиме, не применима.For exposure to ultrasonic vibrations of a wide spectrum (simultaneous exposure to oscillations of different frequency), the known oscillatory system operating in the cavitation mode is not applicable.

При продолжительной ультразвуковой обработке жидких сред, в особенности сред с повышенной вязкостью, происходит существенный нагрев озвучиваемой среды вследствие поглощения энергии колебаний. Это накладывает ограничения при необходимости обработки термолабильных веществ. Невозможность использования колебательной системы прототипа во многих процессах (экстракция, коагуляция, разделение эмульсий и т.п.), где кавитационное воздействие носит деструктивный характер (разрушаются полезные вещества, извлекаемые при экстракции, разрушаются объединяемые при коагуляции конгломераты и т.п.) ограничивает возможности ее применения.With prolonged ultrasonic treatment of liquid media, in particular media with high viscosity, there is a significant heating of the voiced medium due to the absorption of vibrational energy. This imposes limitations when processing thermolabile substances is necessary. The inability to use the oscillatory system of the prototype in many processes (extraction, coagulation, separation of emulsions, etc.), where the cavitation effect is destructive (useful substances destroyed during extraction are destroyed, conglomerates combined during coagulation are destroyed, etc.) limits the possibilities its application.

В связи с этим, интерес представляет создание устройств, обеспечивающих воздействие ультразвуковыми колебаниями широкого спектра, порождаемыми кавитацией.In this regard, it is of interest to create devices that provide exposure to a wide range of ultrasonic vibrations generated by cavitation.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание ультразвуковой колебательной системы, пригодной для реализации процесса широкополосного интенсивного бескавитационного ультразвукового воздействия для ускорения таких процессов, как диспергирование, эмульгирование, экстрагирование, а также для использования в кардинально отличающихся процессах коагуляции и очистки жидких сред.The proposed technical solution is aimed at creating an ultrasonic oscillatory system suitable for implementing a process of broadband intense cavitationless ultrasonic exposure to accelerate processes such as dispersion, emulsification, extraction, as well as for use in radically different processes of coagulation and purification of liquid media.

Применение предлагаемой ультразвуковой колебательной системы обеспечит стабилизацию температуры зоны обработки и выполнение температурных условий технологического процесса, т.е. исключение перегрева термолабильных веществ.The application of the proposed ultrasonic oscillatory system will stabilize the temperature of the treatment zone and fulfill the temperature conditions of the technological process, i.e. the exception of overheating of thermolabile substances.

Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что известная ультразвуковая колебательная система, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, размещенного в корпусе и ультразвукового излучателя цилиндрической формы переменного сечения, снабжена соединенной с корпусом преобразователя, оснащенной входным и выходным патрубками оболочкой цилиндрической формы с заглушенным торцом, выполненной из упругого звукопрозрачного материала, толщина стенки которой много меньше половины длины волны ультразвуковых колебаний в материале оболочки, оболочка заполнена жидкостью и расположена соосно, относительно ультразвукового излучателя так, что расстояние между поверхностью излучателя и внутренней поверхностью оболочки соответствует четверти длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости, расположенной между излучателем и оболочкой.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the known ultrasonic oscillatory system, consisting of a piezoelectric transducer located in the housing and an ultrasonic emitter of a cylindrical shape of variable cross section, is equipped with a shell of a cylindrical shape with an inlet and outlet nozzles, with a muffled end, made of an elastic translucent material whose wall thickness is much less than half the wavelength of ultrasonic vibrations in the material of the shell, the shell is filled with liquid and is located coaxially relative to the ultrasonic emitter so that the distance between the surface of the emitter and the inner surface of the shell corresponds to a quarter of the wavelength of ultrasonic vibrations in the liquid located between the emitter and the shell.

Технический результат выражается в создании ультразвуковой колебательной системы, позволяющей производить интенсивную бескавитационную обработку в широком диапазоне частот жидких сред различной вязкости и дисперсного состава, с возможностью регулирования и стабилизации температуры озвучиваемой жидкой среды, предназначенной для эффективного использования в задачах диспергирования, эмульгирования, экстрагирования, разжижения, коагуляции и очистки в химической, фармацевтической и пищевой промышленностях.The technical result is expressed in the creation of an ultrasonic oscillatory system that allows for intensive cavitation-free processing in a wide range of frequencies of liquid media of various viscosities and dispersions, with the ability to control and stabilize the temperature of the voiced liquid medium, intended for efficient use in dispersion, emulsification, extraction, dilution, coagulation and purification in the chemical, pharmaceutical and food industries.

Выбор расстояния от поверхности излучателя до внутренней поверхности оболочки соответствующим четверти длины волны ультразвуковых колебаний в жидкой среде обеспечивает резонансное усиление колебаний излучателя, возбуждение колебаний оболочки, толщина стенки которой выбрана много меньше половины длины волны ультразвуковых колебаний, в материале стенки. При прохождении ультразвуковых колебаний в жидкой среде внутри оболочки колебательной системы зарождается кавитация, происходит образование и схлопывание парогазовых пузырей, являющихся источником ультразвуковых колебаний широкого спектра. Таким образом, на поверхность оболочки передаются не только колебания, соответствующие резонансной частоте излучателя, но и широкополосные колебания, порождаемые кавитацией, причем внутри оболочки колебательной системы создаются мощные высокоинтенсивные колебания ультразвуковой частоты и колебания широкого спектра средней интенсивности, а за пределы звукопроницаемой оболочки проходит сумма колебаний, состоящая из низкоинтенсивных колебаний ультразвуковой частоты и колебаний широкополосного кавитационного спектра.The choice of the distance from the surface of the emitter to the inner surface of the shell corresponding to a quarter wavelength of ultrasonic vibrations in a liquid medium provides resonant amplification of oscillations of the emitter, the excitation of shell vibrations, the wall thickness of which is chosen much less than half the wavelength of ultrasonic vibrations, in the wall material. With the passage of ultrasonic vibrations in a liquid medium inside the shell of the oscillatory system, cavitation arises, the formation and collapse of vapor-gas bubbles occurs, which are a source of wide-spectrum ultrasonic vibrations. Thus, not only the vibrations corresponding to the resonant frequency of the emitter are transmitted to the shell surface, but also the broadband vibrations generated by cavitation, and powerful high-intensity vibrations of the ultrasonic frequency and vibrations of a wide spectrum of medium intensity are created inside the shell of the vibrating system, and the sum of the vibrations passes outside the sound-permeable shell , consisting of low-intensity vibrations of the ultrasonic frequency and vibrations of the broadband cavitation spectrum.

Конструкция предлагаемой ультразвуковой колебательной системы поясняется фиг.1.The design of the proposed ultrasonic oscillatory system is illustrated in figure 1.

Ультразвуковая колебательная система, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, включающего пьезоэлектрические элементы 1 и частотно-понижающую накладку 2 и бустер 3, размещенные в корпусе 4 и ультразвукового излучателя 6 цилиндрической формы переменного сечения, снабжена соединенной с корпусом преобразователя 4, оснащенной входным и выходным патрубками, оболочкой 5 цилиндрической формы с заглушенным торцом, выполненной из упругого звукопрозрачного материала, толщина стенки которой много меньше половины длины волны ультразвуковых колебаний в материале оболочки, оболочка заполнена жидкостью 7 и расположена соосно, относительно ультразвукового излучателя так, что расстояние между поверхностью излучателя и внутренней поверхностью оболочки соответствует четверти длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости 7, расположенной между излучателем и оболочкой.An ultrasonic oscillating system, consisting of a piezoelectric transducer, including piezoelectric elements 1 and a frequency-lowering pad 2 and a booster 3, located in the housing 4 and the ultrasonic emitter 6 of a cylindrical shape of variable cross section, equipped with a transducer 4 connected to the housing, equipped with input and output nozzles, a sheath 5 cylindrical shape with a damped end face made of an elastic sound-transparent material, the wall thickness of which is much less than half the wavelength of ultrasound ovyh vibrations in the shell material, the shell is filled with liquid 7 and is disposed coaxially with respect to the ultrasonic transducer so that the distance between the emitter surface and the inner surface of the shell corresponds to a quarter wavelength of the ultrasonic oscillations in the liquid 7 situated between the emitter and sheath.

Ультразвуковой излучатель 6 присоединен к источнику ультразвуковых колебаний, состоящему из бустерного звена 3, соединенного с излучающей частотно понижающей накладкой 2, и пьезокерамическими пакетами 1, расположенными в принудительно вентилируемом кожухе 4. Для питания источника ультразвуковых колебаний служит электронный генератор, преобразующий электрические колебания промышленной частоты в электрические колебания ультразвуковой частоты (не показан). В состав ультразвуковой колебательной системы также входит тонкая цилиндрическая оболочка с заглушенным торцом 5, выполненная из звукопроводящего материала, оснащенная входным и выходным патрубками для подачи вспомогательной жидкой среды 7 внутрь реактора. Ультразвуковая колебательная система погружается в обрабатываемую жидкую среду 8 всей поверхностью оболочки 5.The ultrasonic emitter 6 is connected to a source of ultrasonic vibrations, consisting of a booster link 3 connected to a radiating frequency-lowering pad 2, and piezoceramic packets 1 located in a forced-ventilated casing 4. An electronic generator is used to power the source of ultrasonic vibrations, which converts electrical oscillations of industrial frequency into electrical vibrations of ultrasonic frequency (not shown). The composition of the ultrasonic oscillatory system also includes a thin cylindrical shell with a blanked end 5 made of sound-conducting material, equipped with inlet and outlet nozzles for supplying auxiliary liquid medium 7 into the reactor. Ultrasonic oscillatory system is immersed in the processed liquid medium 8 with the entire surface of the shell 5.

Ультразвуковая колебательная система работает следующим образом.Ultrasonic oscillatory system operates as follows.

В пространство между ультразвуковым излучателем 6 и оболочкой колебательной системы 5 подается вспомогательная жидкая среда 7 и непрерывно прокачивается. Во время работы ультразвуковой колебательной системы в жидкости 7 создаются интенсивные колебания ультразвуковой частоты и широкополосные колебания кавитационного происхождения. Ультразвуковая колебательная система погружается в обрабатываемую жидкую среду 8. Сквозь оболочку колебательной системы в жидкую среду 8 передаются интенсивные колебания ультразвуковой частоты и широкополосные колебания, вызванные кавитационными процессами. Вследствие этого снаружи ультразвуковой колебательной системы в жидкой среде 8 инициируются процессы, требующие щадящего ультразвукового воздействия в бескавитационном режиме. Для исключения избыточного нагрева зоны вокруг ультразвуковой колебательной системы соответствующим образом подбирается температура вспомогательной жидкой среды 7. Для дополнительного регулирования уровня интенсивности колебаний в жидкой среде 8 снаружи оболочки ультразвуковой колебательной системы осуществляется подбор волнового сопротивления жидкой среды 7. Максимальная интенсивность проходящих сквозь оболочку колебательной системы колебаний достигается в случае, когда волновое сопротивление жидкой среды 7 соответствует среднеквадратическому значению волнового сопротивления материала ультразвукового излучателя и материала оболочки колебательной системы.An auxiliary liquid medium 7 is fed into the space between the ultrasonic emitter 6 and the shell of the oscillating system 5 and is continuously pumped. During operation of the ultrasonic oscillatory system in the fluid 7, intense oscillations of the ultrasonic frequency and broadband oscillations of cavitation origin are created. The ultrasonic oscillatory system is immersed in the liquid medium being processed 8. Intensive vibrations of the ultrasonic frequency and broadband vibrations caused by cavitation processes are transmitted through the shell of the oscillating system into the liquid medium 8. As a result, outside the ultrasonic oscillatory system in a liquid medium 8, processes are initiated that require gentle ultrasonic action in a cavitation-free mode. To exclude excessive heating of the zone around the ultrasonic vibrating system, the temperature of the auxiliary liquid medium 7 is appropriately selected. To further control the level of vibration intensity in the liquid medium 8, the wave resistance of the liquid medium is selected outside the shell of the ultrasonic vibrating system 7. The maximum intensity of the vibrations passing through the shell of the oscillating system is reached in the case when the wave resistance of the liquid medium 7 corresponds to the medium the non-quadratic value of the wave resistance of the material of the ultrasonic emitter and the shell material of the oscillatory system.

Преимуществами предложенной ультразвуковой колебательной системы являются:The advantages of the proposed ultrasonic oscillatory system are:

1. Возможность интенсивной щадящей обработки жидкой среды наружной поверхностью ультразвуковой колебательной системы. Интенсивность излучаемых колебаний подлежит регулированию посредством подбора волнового сопротивления и кавитационной прочности вспомогательной жидкой среды, интенсивности излучения.1. The possibility of intensive gentle treatment of the liquid medium with the outer surface of the ultrasonic oscillatory system. The intensity of the emitted vibrations is subject to regulation by selecting the wave resistance and cavitational strength of the auxiliary liquid medium, the radiation intensity.

2. Отсутствие существенного нагрева обрабатываемой жидкой среды, возможность ее охлаждения или стабилизации температуры для конкретных производственных задач. Это позволяет производить обработку термолабильных веществ, что важно для целей пищевой, химической и фармацевтической промышленности.2. The lack of significant heating of the processed liquid medium, the possibility of cooling or stabilizing the temperature for specific production tasks. This allows the processing of thermolabile substances, which is important for the purposes of the food, chemical and pharmaceutical industries.

Предложенная ультразвуковая колебательная система прошла успешные испытания в лаборатории акустических процессов и аппаратов Бийского технологического института (филиала) Алтайского государственного технического университета, будет производиться малым инновационным предприятием ООО «Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ» с 2011 года.The proposed ultrasonic oscillatory system has been successfully tested in the laboratory of acoustic processes and apparatuses of the Biysk Technological Institute (branch) of Altai State Technical University; it will be produced by the AltSTU Center for Ultrasonic Technologies LLC, a small innovative enterprise since 2011.

Источники информацииInformation sources

[1] Теумин, И.И. Ультразвуковые колебательные системы [Текст] / И.И.Теумин. - М.: Машгиз, 1959. - 331 с.[1] Teumin, I.I. Ultrasonic oscillatory systems [Text] / I.I. Teumin. - M .: Mashgiz, 1959. - 331 p.

[2] Китайгородский, Ю.И. Инженерный расчет ультразвуковых колебательных систем [Текст] / Ю.И.Китайгородский, Д.Я.Яхимович. - М.: Машиностроение, 1982. - 56 с.[2] Kitaygorodsky, Yu.I. Engineering calculation of ultrasonic oscillatory systems [Text] / Yu.I. Kitaygorodsky, D. Ya. Yakhimovich. - M.: Mechanical Engineering, 1982. - 56 p.

[3] Казанцев, В.Ф. Расчет ультразвуковых преобразователей для технологических установок [Текст] / В.Ф.Казанцев. - М.: Машиностроение, 1980. - 44 с.[3] Kazantsev, V.F. Calculation of ultrasonic transducers for technological installations [Text] / V.F.Kazantsev. - M.: Mechanical Engineering, 1980. - 44 p.

[4] Новицкий, Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) [Текст] / Б.Г.Новицкий. - М.: Химия, 1983. - 192 с.[4] Novitsky, B.G. The use of acoustic vibrations in chemical-technological processes (Processes and apparatuses of chemical and petrochemical technology) [Text] / B. G. Novitsky. - M.: Chemistry, 1983. - 192 p.

[5] Кардашев, Г.А. Тепломассобменные акустические процессы и аппараты [Текст] / Г.А.Кардашев, П.Е.Михайлов. - М.: Машиностроение, 1976. - 226 с.[5] Kardashev, G.A. Heat and Mass Acoustic Processes and Apparatuses [Text] / G.A. Kardashev, P.E. Mikhailov. - M.: Mechanical Engineering, 1976. - 226 p.

[6] Ультразвуковая колебательная система [Текст]: пат. 2332266, Российская Федерация: МПК В06В 1/06. / Хмелев В.Н., Савин И.И., Цыганок С.Н., Барсуков Р.В., Лебедев А.Н.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова» (АлтГТУ) (RU). - 2006143912/28, 11.12.2006; опубл. 27.08.2008.[6] Ultrasonic oscillatory system [Text]: US Pat. 2332266, Russian Federation: IPC В06В 1/06. / Khmelev V.N., Savin I.I., Tsyganok S.N., Barsukov R.V., Lebedev A.N .; Applicant and patent holder State educational institution of higher professional education “Altai State Technical University named after I.I. Polzunova ”(AltGTU) (RU). - 2006143912/28, 12/11/2006; publ. 08/27/2008.

Claims (1)

Ультразвуковая колебательная система, состоящая из пьезоэлектрического преобразователя, размещенного в корпусе, и ультразвукового излучателя цилиндрической формы переменного сечения, отличающаяся тем, что она снабжена соединенной с корпусом преобразователя, оснащенной входным и выходным патрубками оболочкой цилиндрической формы с заглушенным торцом, выполненной из упругого звукопрозрачного материала, толщина стенки которой много меньше половины длины волны ультразвуковых колебаний в материале оболочки, оболочка заполнена жидкостью и расположена соосно относительно ультразвукового излучателя так, что расстояние между поверхностью излучателя и внутренней поверхностью оболочки соответствует четверти длины волны ультразвуковых колебаний в жидкости, расположенной между излучателем и оболочкой. An ultrasonic oscillatory system consisting of a piezoelectric transducer housed in a housing and a cylindrical ultrasound transducer of variable cross section, characterized in that it is provided with a cylindrical shell with a plugged end face made of an elastic soundproof material and equipped with an inlet and outlet nozzles, the wall thickness of which is much less than half the wavelength of ultrasonic vibrations in the shell material, the shell is filled with liquid and is located coaxially relative to the ultrasonic emitter so that the distance between the surface of the emitter and the inner surface of the shell corresponds to a quarter of the wavelength of ultrasonic vibrations in the liquid located between the emitter and the shell.
RU2011133748/28A 2011-08-10 2011-08-10 Ultrasound oscillating system RU2471571C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133748/28A RU2471571C2 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Ultrasound oscillating system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133748/28A RU2471571C2 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Ultrasound oscillating system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011133748A RU2011133748A (en) 2012-01-20
RU2471571C2 true RU2471571C2 (en) 2013-01-10

Family

ID=45785421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133748/28A RU2471571C2 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Ultrasound oscillating system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2471571C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1738376A1 (en) * 1989-09-13 1992-06-07 Самарское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" Ultrasound piezoconverter
US6466513B1 (en) * 1999-10-21 2002-10-15 Schlumberger Technology Corporation Acoustic sensor assembly
EP1600031A2 (en) * 2003-03-04 2005-11-30 Joie P. Jones Device having matched accoustical impedance and method
UA82278C2 (en) * 2006-06-26 2008-03-25 Общество С Ограниченной Ответственностью Производственно-Коммерческая Фирма "Курс" Method for formation of spectral characteristics of ultrasonic converter
RU2332266C1 (en) * 2006-12-11 2008-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ultrasonic vibration system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1738376A1 (en) * 1989-09-13 1992-06-07 Самарское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика" Ultrasound piezoconverter
US6466513B1 (en) * 1999-10-21 2002-10-15 Schlumberger Technology Corporation Acoustic sensor assembly
EP1600031A2 (en) * 2003-03-04 2005-11-30 Joie P. Jones Device having matched accoustical impedance and method
UA82278C2 (en) * 2006-06-26 2008-03-25 Общество С Ограниченной Ответственностью Производственно-Коммерческая Фирма "Курс" Method for formation of spectral characteristics of ultrasonic converter
RU2332266C1 (en) * 2006-12-11 2008-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ultrasonic vibration system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011133748A (en) 2012-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gallego-Juárez et al. Power ultrasonic transducers with extensive radiators for industrial processing
US8651230B2 (en) High capacity ultrasonic reactor system
CN103118776B (en) Method for ultrasonic cavitation treatment of liquid media
RU2479346C1 (en) Method of simultaneous ultrasound cavitation processing of different-composition media
RU2455086C1 (en) Method of ultrasonic cavitation processing of fluids and objects placed therein
RU2325959C2 (en) Hydrodynamic generator of ultrasonic acoustic vibrations and method of its generating
WO2011058881A1 (en) Apparatus for producing ultrafine liquid droplets
US20140272929A1 (en) Methods and systems for improved cavitation efficiency and density, cancer cell destruction, and/or causing a target object to be a cavitation nucleus
RU2447926C2 (en) Method of coagulating foreign particles in gas flows
JP2014198327A (en) Method and apparatus for producing fine bubble
RU2471571C2 (en) Ultrasound oscillating system
RU2332266C1 (en) Ultrasonic vibration system
RU141803U1 (en) ULTRASONIC FLOWING MACHINE
JP2005199253A (en) Ultrasonic liquid treatment apparatus
RU138071U1 (en) ULTRASONIC VIBRATION SYSTEM
US20160136598A1 (en) Ultrasonic system for mixing multiphase media and liquids, and associated method
RU2403085C1 (en) Unltrasound flow reactor
RU2392046C2 (en) Hydrocarbon destruction device and application thereof
RU2434674C1 (en) Device for physicochemical treatment of fluids
EP3878549B1 (en) Capillary reactor with ultrasound
JP6327789B2 (en) Ultrasonic reactor
RU132148U1 (en) JET PUMP
US20200122102A1 (en) Ultrasonic cavitation method and mixer for oil-based botanical extracts
RU2284215C1 (en) Ring-type magnetostrictive transducer
RU2744826C1 (en) Piezoelectric oscillating system for ultrasonic action on gaseous media