RU2762478C1

RU2762478C1 - Gas-jet emitter-generator

Info

Publication number: RU2762478C1
Application number: RU2021111341A
Authority: RU
Inventors: Яков Петрович Лобачевский; Сергей Иванович Старовойтов; Бадри Хутаевич Ахалая; Светлана Александровна Давыдова; Валерий Михайлович Коротченя; Татьяна Викторовна Царькова
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2021-12-21

Abstract

FIELD: agricultural engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of agricultural engineering, in particular to scientific laboratory equipment for studying the technological process of loosening the soil with pulsating compressed air. The gas-jet emitter-generator includes a cylindrical working chamber with a nozzle, a resonator and an outlet fitting. The working chamber is assembled from two parts, one of which is made hollow with a U-shaped section and three internal threads, two of which are for the outlet fitting and a nozzle with locknuts, and the third is for attaching the second solid part with a cut external thread to form a working chamber and an internal one in the center for fastening the resonator with a lock nut.

EFFECT: use of the invention will provide an increase in the functionality of the gas-jet emitter-generator.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к научному лабораторному оборудованию для исследования технологического процесса рыхления почвы пульсирующим сжатым воздухом.The invention relates to the field of agricultural engineering, in particular, to scientific laboratory equipment for studying the technological process of loosening the soil with pulsating compressed air.

Газоструйный излучатель - генератор используется [Пат. РФ №2534764, МПК В01В 17/00, 2012; Пат. РФ № 2371257, МПК В01В 17/06, 2008; Пат. РФ№ 2292999, МПК B23K 7/08, F23D 14/42, F23D 11/34, 2003] в технологических процессах, требующих высокого качества распыления жидкости, ручной и автоматизированной резки материала, воспламенения топлива, обработке твердых материалов с использованием ударных волн [Пат. РФ № 2016151696, МПК B02C 19/22. 2015], очистке от твердых отложений стенок труб и отверстий технических систем нефтедобывающей промышленности [Пат. РФ № 2637008. МПК E21B 43/25, E21B 28/00, F15B 21/12. B06B 1/20, 2016].Gas jet emitter - the generator is used [US Pat. RF No. 2534764, IPC В01В 17/00, 2012; Pat. RF No. 2371257, IPC В01В 17/06, 2008; Pat. RF No. 2292999, IPC B23K 7/08, F23D 14/42, F23D 11/34, 2003] in technological processes requiring high quality liquid spraying, manual and automated material cutting, fuel ignition, processing of solid materials using shock waves [Pat ... RF No. 2016151696, IPC B02C 19/22. 2015], cleaning from solid deposits of pipe walls and holes of technical systems of the oil industry [Pat. RF No. 2637008. IPC E21B 43/25, E21B 28/00, F15B 21/12. B06B 1/20, 2016].

На процесс генерации акустических колебаний оказывает влияние форма и размеры сопла, резонатора, рабочей камеры, где размещены сопло и резонатор, расстояние между соплом и резонатором.The process of generating acoustic vibrations is influenced by the shape and dimensions of the nozzle, resonator, working chamber where the nozzle and resonator are located, and the distance between the nozzle and the resonator.

Форма рабочей камеры может быть цилиндрическая или овальная. Овальная форма рабочей камеры позволяет сфокусировать большую часть акустической энергии [Пат. РФ №2292999, МПК B23K 7/08, F23D 14/42, F23D 11/34, 2003].The shape of the working chamber can be cylindrical or oval. The oval shape of the working chamber allows you to focus most of the acoustic energy [US Pat. RF No. 2292999, IPC B23K 7/08, F23D 14/42, F23D 11/34, 2003].

Сопло имеет форму цилиндра с калиброванным отверстием или может быть представлено дефлектором [Пат. РФ № 134454, МПК B06B 17/04, 2013] и корпусом резонатора. Сопло может иметь ссуживающуюся форму [Пат. РФ № 134454] или же форму Лаваля[Пат. РФ №2317837, МПК A62C 35/02, A62C31/00, B05B 7/00, 2006]. Также сопло может быть одноканальным или двухканальным [Пат. РФ № 2534922, МПК F23D 11/34, 2010].The nozzle has the shape of a cylinder with a calibrated hole or can be represented by a deflector [US Pat. RF No. 134454, IPC B06B 17/04, 2013] and the resonator body. The nozzle can have a tapered shape [US Pat. RF No. 134454] or the Laval form [US Pat. RF No. 2317837, IPC A62C 35/02, A62C31 / 00, B05B 7/00, 2006]. Also, the nozzle can be single-channel or two-channel [US Pat. RF No. 2534922, IPC F23D 11/34, 2010].

Резонатор реализован в виде цилиндра или кожуха (колокола). Цилиндрический резонатор может также иметь на внешнем диаметре срезанную под углом кромку. Резонатор в виде кожуха (колокола) может быть одноступенчатым или многоступенчатым. Многоступенчатый резонатор имеет внутренние ссужающиеся переходы, размещенные коаксиально форкамере сопла [Пат. РФ № 2670629, МПК B63K 26/38, B63K 26/14,B63K 26/348, 2017]. Цилиндрический резонатор может иметь отверстие цилиндрической или конической формы [Пат. РФ № 134454]. Глубина отверстия цилиндрической формы может быть изменяемой [Пат. РФ №2485402, МПК F23Q 13/00, 2011].The resonator is implemented in the form of a cylinder or a casing (bell). The cylindrical resonator can also have an angled edge on the outer diameter. The resonator in the form of a casing (bell) can be single-stage or multi-stage. The multistage resonator has internal converging transitions, located coaxially to the nozzle prechamber [US Pat. RF No. 2670629, IPC B63K 26/38, B63K 26/14, B63K 26/348, 2017]. A cylindrical resonator can have a cylindrical or conical opening [US Pat. RF No. 134454]. The depth of the cylindrical hole can be variable [US Pat. RF No. 2485402, IPC F23Q 13/00, 2011].

Резонатор крепится к корпусу генератора с помощью резьбового соединения. Вращением резонатора – кожуха изменяют расстояние между соплом и резонатором. Или же расстояние между соплом и резонатором изменяют вращением штока, на котором размещен резонатор [Пат. РФ № 2664867, МПК G01N 27/90, 2017], [Пат. РФ № 2645781, B05B 17/0653, 2017]. Резонатор может выполнять комбинированную функцию. Параллельно воздушному потоку в рабочую камеру может поступать и рабочая жидкость [Пат. РФ № 2668897, МПК B05B 17/06, 2017]. The resonator is attached to the generator body with a threaded connection. By rotating the resonator - the casing, the distance between the nozzle and the resonator is changed. Or the distance between the nozzle and the resonator is changed by rotating the rod on which the resonator is located [US Pat. RF No. 2664867, IPC G01N 27/90, 2017], [US Pat. RF No. 2645781, B05B 17/0653, 2017]. The resonator can perform a combined function. Parallel to the air flow, the working fluid can also enter the working chamber [US Pat. RF No. 2668897, IPC B05B 17/06, 2017].

В большинстве случаев образованная акустическая волна выходит из рабочей камеры коаксиально осевой линии сопла и резонатора. В тоже время, в газопламенном воспламенителе звуковая волна выходит из рабочей камеры под углом 90

. Выходное отверстие рабочей камеры расположено напротив поперечного зазора между выходом сопла излучателя и входом полости резонатора [Пат. РФ №2485402]. Воздушный поток выходит из сопла со сверхзвуковой скоростью [Пат. РФ № 2668897, МПК B05B 17/04, 2018], [Пат. РФ №2485402].In most cases, the generated acoustic wave exits the working chamber coaxially to the axial line of the nozzle and resonator. At the same time, in a gas-flame igniter, the sound wave comes out of the working chamber at an angle of 90

... The outlet of the working chamber is located opposite the transverse gap between the outlet of the nozzle of the emitter and the inlet of the cavity of the resonator [US Pat. RF No. 2485402]. The air flow exits the nozzle at supersonic speed [US Pat. RF No. 2668897, IPC B05B 17/04, 2018], [US Pat. RF No. 2485402].

Перемещением резонатора, перекрыв при этом отверстие сопла, можно запустить или остановить процесс образования акустической звуковой волны [Пат. РФ №2317837].By moving the resonator, while blocking the nozzle opening, you can start or stop the formation of an acoustic sound wave [US Pat. RF No. 2317837].

Прототипом является газоструйный излучатель-генератор, расположенный в нижней части тыльной стороны рабочего органа, сопло излучателя связано с пневмопроводом, размещенным внутри паза тыльной стороны рабочего органа, а выходное отверстие газоструйного излучателя совмещено с рабочим каналом ультразвука, выполненным в носке рабочего органа [Пат.РФ №2737421, МПК А01В 13/08. Агрегат для обработки почвы ультразвуком / Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Старовойтов С.И., Ахалая Б.Х., Кынев Н.Г., Пехальский И.А.,Ценч Ю.С., Коротченя В.М., 2020]. The prototype is a gas-jet emitter-generator located in the lower part of the rear side of the working body, the emitter nozzle is connected to a pneumatic line located inside the groove of the rear side of the working body, and the outlet of the gas jet emitter is aligned with the working ultrasound channel made in the toe of the working body [Pat.RF No. 2737421, IPC А01В 13/08. Unit for soil treatment with ultrasound / Izmailov A.Yu., Lobachevsky Ya.P., Starovoitov S.I., Akhalaia B.Kh., Kynev N.G., Pekhal'skiy I.A., Tsench Yu.S., Korotchenya V .M., 2020].

К недостаткам можно отнести то, что встроенный газоструйный излучатель выполнен цельным из ABS пластика с помощью 3D печати. Это не дает возможность в полном объеме проводить исследования по изучению влияния воздействия ультразвуковых колебаний сжатого воздуха на рыхление почвенного пласта.The disadvantages include the fact that the built-in gas-jet emitter is made of one-piece ABS plastic using 3D printing. This does not make it possible to fully conduct research to study the effect of ultrasonic vibrations of compressed air on the loosening of the soil layer.

Технической задачей изобретения является повышение функциональной возможности газоструйного излучателя – генератора за счет расширения диапазона генерирования частот ультразвуковых колебаний.The technical objective of the invention is to increase the functionality of the gas-jet emitter - generator by expanding the range of generation of frequencies of ultrasonic vibrations.

Поставленная техническая задача достигается тем, что газоструйный излучатель-генератор, включающий цилидрическую рабочую камеру, сопло, резонатор, согласно изобретению, рабочая камера изготовлена сборной из двух частей, одна из которых выполнена пустотелой с сечением П-образной формы и тремя внутренними резьбами, две из которых под выходной штуцер и сопло с контрогайками, а третья - для крепления второй сплошной части с нарезанной внешней резьбой для формирования рабочей камеры и внутренней по центру для крепления резонатора с контргайкой.The technical problem posed is achieved by the fact that the gas-jet emitter-generator, including a cylindrical working chamber, a nozzle, a resonator, according to the invention , the working chamber is made of a prefabricated two parts, one of which is hollow with a U-shaped section and three internal threads, two of which are for the outlet fitting and nozzle with locknuts, and the third is for fastening the second solid part with a cut external thread to form a working chamber and an internal one in the center for fastening the resonator with a locknut.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема газоструйного излучателя – генератора.The invention is illustrated by a drawing, which shows a schematic diagram of a gas-jet emitter - a generator.

Газоструйный излучатель – генератор изготовлен сборным из двух частей. Первая 1 часть выполнена пустотелой с сечением П-образной формы и тремя внутренними резьбами. Одна резьба для крепления второй сплошной, ввинчивающейся в нее, цилиндрической части 2 и две под сопло 3 и выходной штуцер 4,зафиксированые контргайкой 5 и 6. Вторая часть 2 излучателя изготовлена с нарезанной внешней резьбой для формирования рабочей камеры и внутренней по центру для крепления резонатора 7 с контргайкой 8.Gas-jet emitter - the generator is made as a modular unit of two parts. The first 1 part is made hollow with a U-shaped section and three internal threads. One thread for attaching the second solid, screwed into it, cylindrical part 2 and two for nozzle 3 and outlet nipple 4, fixed with a lock nut 5 and 6. The second part 2 of the radiator is made with a cut external thread to form the working chamber and an internal one in the center for fastening the resonator 7 with lock nut 8.

Выполнение излучателя сборным из двух частей позволяет повысить технологичность его изготовления, расширить функциональные возможности за счет расширения диапазона генерирования частот ультразвуковых колебаний.Making the emitter prefabricated from two parts makes it possible to increase the manufacturability of its manufacture, to expand its functionality by expanding the range of generation of the frequencies of ultrasonic vibrations.

Газоструйный излучатель – генератор работает следующим образом.Gas-jet emitter - the generator works as follows.

Первоначально собирается цилиндрическая часть 1 с внутренней резьбой. Согласно регламенту испытаний монтируется сопло 3 и выходной штуцер 4. Сопло 3 и выходной штуцер 4 фиксируются контргайками 5 и 6. Ввинчивается цилиндрическая часть 2,вворачивается резонатор 7. Расстояние между резонатором 7 и соплом 3 устанавливается согласно регламенту испытаний. Резонатор 7 фиксируется контргайкой 8.Initially, the cylindrical part 1 is assembled with an internal thread. According to the test regulations, nozzle 3 and outlet nozzle 4 are mounted. Nozzle 3 and outlet nozzle 4 are fixed with locknuts 5 and 6. Cylindrical part 2 is screwed in, resonator 7 is screwed in. The distance between resonator 7 and nozzle 3 is set according to the test regulations. The resonator 7 is fixed with a lock nut 8.

Принцип действия газоструйного излучателя – генератора основан на возникновении автоколебаний в сверхзвуковой струе вследствие ее торможения резонатором 7. Струя воздушного потока подразделяется на основную и вытекающую. Взаимодействие между основной и вытекающей из резонатора 7 струей приводит к тому, что участок струи между скачком уплотнения и дном резонатора 7 становиться источником мощных акустических колебаний за счет сверхкритического перепада между рабочим давлением и давлением окружающей атмосферы.The principle of operation of a gas-jet emitter - generator is based on the occurrence of self-oscillations in a supersonic jet due to its deceleration by the resonator 7. The jet of the air flow is divided into main and outgoing. The interaction between the main jet and the jet flowing out of the resonator 7 leads to the fact that the section of the jet between the shock wave and the bottom of the resonator 7 becomes a source of powerful acoustic vibrations due to the supercritical difference between the working pressure and the pressure of the surrounding atmosphere.

Использование предложенного изобретения позволит повысить функциональную возможность газоструйного излучателя – генератора за счет расширения диапазона генерирования частот ультразвуковых колебаний.The use of the proposed invention will improve the functionality of the gas-jet emitter - generator by expanding the range of generation of frequencies of ultrasonic vibrations.

Claims

A gas-jet emitter-generator, including a cylindrical working chamber with a nozzle, a resonator and an outlet fitting, characterized in that the working chamber is made of a prefabricated two parts, one of which is hollow with a U-shaped section and three internal threads, two of which are for the outlet a fitting and a nozzle with locknuts, and the third is for fastening the second solid part with a cut external thread to form the working chamber and an internal one in the center for fastening the resonator with a locknut.