RU99086U1

RU99086U1 - ACOUSTIC ACTIVATION GENERATOR

Info

Publication number: RU99086U1
Application number: RU2010124588/06U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Павлович Терехин; Михаил Евгеньевич Пастухов; Дмитрий Михайлович Пастухов; Надежда Антоновна Кокарева; Руслан Юрьевич Хитов
Original assignee: Вячеслав Павлович Терехин; Михаил Евгеньевич Пастухов; Дмитрий Михайлович Пастухов
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2010-11-10

Abstract

1. Акустический активационный генератор, содержащий корпус, в котором установлены направляющий аппарат и резонирующие элементы, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату, отличающийся тем, что резонирующие элементы выполнены в виде стержней с ассиметричной клиновидной заточкой с образованием большей и меньшей граней на консольном торце, а направляющий аппарат содержит сопла с выходными отверстиями, при этом стержни расположены напротив выходных отверстий сопел. ! 2. Акустический активационный генератор по п.1, отличающийся тем, что большие грани на консольном торце всех стержней направлены в одну сторону. 1. An acoustic activation generator comprising a housing in which a guiding apparatus and resonating elements are installed, the cantilever part of which is facing the guiding apparatus, characterized in that the resonating elements are made in the form of rods with asymmetric wedge-shaped sharpening with the formation of larger and smaller faces on the cantilever end, and the guiding apparatus comprises nozzles with outlet openings, the rods being located opposite the outlet openings of the nozzles. ! 2. The acoustic activation generator according to claim 1, characterized in that the large faces on the cantilever end of all the rods are directed in one direction.

Description

Полезная модель относится к средствам акустического воздействия на поток текучей среды и активации при транспортировании жидкостей или пульп, суспензий, паст по трубопроводам и может быть использовано в строительной, гидрометаллургической, химической, топливной и других отраслях промышленности.The utility model relates to means of acoustic impact on a fluid flow and activation during transportation of liquids or pulps, suspensions, pastes through pipelines and can be used in construction, hydrometallurgical, chemical, fuel and other industries.

Известен гидродинамический излучатель, используемый для дробления примесей в потоке жидкости (Неволин В.Г., Поздеев О.В. «Акустическое воздействие в технологических процессах при добыче нефти», г.Пермь. - ПермНИПИнефть. - 1991. - С.34-36), состоящий из сопла и отражателя, соединенных резонирующими стержнями, выполненными в виде пустотелых цилиндров с прорезанными вдоль образующих пазами. Гидродинамический излучатель устанавливают в трубопроводе таким образом, чтобы жидкость поступала в сопло, а затем на отражатель.Known hydrodynamic emitter used for crushing impurities in a fluid stream (Nevolin V.G., Pozdeev O.V. “Acoustic effects in technological processes during oil production”, Perm. - PermNIPIneft. - 1991. - P.34-36 ), consisting of a nozzle and a reflector connected by resonating rods made in the form of hollow cylinders with grooves cut along the generatrix. The hydrodynamic emitter is installed in the pipeline so that the liquid enters the nozzle and then to the reflector.

Данное устройство не обеспечивает получения устойчивых автоколебаний для эффективного перемешивания компонентов за счет диспергирования примесей в текучей среде и их эмульгирования, что объясняется наличием пороговых скоростей движения жидкости, при которых и начинает работать гидродинамический излучатель как генератор звука.This device does not provide stable self-oscillations for efficient mixing of components due to dispersion of impurities in the fluid and their emulsification, which is explained by the presence of threshold fluid velocities at which the hydrodynamic emitter starts to work as a sound generator.

Наиболее близким к предлагаемому и принятым в качестве прототипа является устройство для воздействия на поток текучей среды - акустический активационный генератор (пат. RU 2215202, MПК⁸F15D 1/02, опубл. 2003 г.), содержащий корпус, в котором установлены направляющий аппарат и резонансные элементы, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату.Closest to the proposed and adopted as a prototype is a device for influencing the fluid flow — an acoustic activation generator (US Pat. RU 2215202, IPC ⁸ F15D 1/02, publ. 2003), comprising a housing in which a guide apparatus and resonant elements, the cantilever part of which is directed to the guide apparatus.

Такой генератор обеспечивает возникновение интенсивных автоколебания в результате колебательного движения консольных частей резонансных пластин. Закрученная турбулентная струя текучей среды, обтекая резонансные пластины, попадет в зоны отрыва потока, что вызывает перепады давления на свободных поверхностях и внутри потока и, как следствие, приводит к кавитации. При движении текучей среды, загрязненной твердыми и жидкими нерастворимыми примесями, в акустическом поле, создаваемом резонансными пластинами, и за счет кавитационного воздействия происходит диспергирование твердых примесей и эмульгирование жидких нерастворимых примесей.Such a generator provides the occurrence of intense self-oscillations as a result of the oscillatory movement of the cantilever parts of the resonant plates. A swirling turbulent jet of fluid flowing around the resonant plates will fall into the separation zone of the flow, which causes pressure drops on the free surfaces and inside the flow and, as a result, leads to cavitation. During the movement of a fluid contaminated by solid and liquid insoluble impurities in the acoustic field created by the resonant plates, and due to cavitation, dispersion of solid impurities and emulsification of liquid insoluble impurities occurs.

Однако интенсивность колебаний, возникающих при работе такого генератора недостаточна и как следствие недостаточная эффективность диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей.However, the intensity of the vibrations arising from the operation of such a generator is insufficient and, as a consequence, insufficient efficiency of dispersing impurities in a fluid and emulsifying liquid impurities.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение интенсивность колебаний и получение устойчивых автоколебаний для обеспечения эффективного диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей.The objective of the proposed utility model is to increase the intensity of oscillations and obtain stable self-oscillations to ensure effective dispersion of impurities in the fluid and emulsification of liquid impurities.

Поставленная задача решается за счет усовершенствования акустического активационного генератора, содержащего корпус, в котором установлены направляющий аппарат и резонирующие элементы, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату.The problem is solved by improving the acoustic activation generator containing a housing in which a guide apparatus and resonating elements are installed, the cantilever part of which is facing the guide apparatus.

Это усовершенствование заключается в том, что резонирующие элементы выполнены в виде стержней с ассиметричной клиновидной заточкой с образованием большей и меньшей граней на консольном торце, а направляющий аппарат содержит сопла с выходными отверстиями, при этом стержни расположены напротив выходных отверстий сопел.This improvement lies in the fact that the resonating elements are made in the form of rods with asymmetric wedge-shaped sharpening with the formation of larger and smaller faces on the cantilever end, and the guiding apparatus contains nozzles with outlet openings, while the rods are located opposite the outlet openings of the nozzles.

Такое выполнение генератора обеспечивает устойчивые автоколебания стержней. Это объясняется поперечным изгибом стержней при подаче струи через сопла диска за счет разложения на продольную и поперечную составляющие силы выходящей из сопел струи при взаимодействии с гранями консольного торца резонирующих элементов.This embodiment of the generator provides stable self-oscillation of the rods. This is explained by the lateral bending of the rods when the jet is fed through the nozzles of the disk due to the decomposition into the longitudinal and transverse components of the force of the jet exiting the nozzles when interacting with the faces of the cantilever end of the resonating elements.

Кроме того, большие грани на консольном торце всех стержней могут быть направлены в одну сторону, что повышает интенсивность колебаний за счет самосинхронизации колебаний всех стержней.In addition, large faces on the cantilever end of all the rods can be directed in one direction, which increases the intensity of the oscillations due to self-synchronization of the vibrations of all the rods.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый акустический активационный генератор, продольный разрез, на фиг.2 - выходной диск с консольными стержнями.The utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the proposed acoustic activation generator, a longitudinal section, in Fig.2 - an output disk with cantilever rods.

Акустический активационный генератор содержит корпус 1, в котором установлены направляющий аппарат 2 и резонирующие элементы, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату 2. Резонирующие элементы выполнены в виде стержней 3 с ассиметричной клиновидной заточкой с образованием на консольном торце большей и меньшей граней 4 и 5 соответственно. Направляющий аппарат 2 содержит сопла 6 с выходными отверстиями. Стержни 3 смонтированы на выходном диске 7, имеющем сквозные выходные отверстия 8. Угол клиновидной заточки стержней 3 определяется экспериментально для каждого вида текучей среды из расчета создания устойчивых автоколебаний стержней 3. Стержни 3 расположены напротив выходных отверстий сопел 6. В приведенном на фиг.2 варианте большие грани 4 на консольном торце всех стержней 3 направлены в одну сторону.The acoustic activation generator comprises a housing 1 in which a guiding apparatus 2 and resonating elements are installed, the cantilever part of which is facing the guiding apparatus 2. The resonating elements are made in the form of rods 3 with asymmetric wedge-shaped sharpening with the formation of larger and smaller faces 4 and 5 on the cantilever end face, respectively . The guide apparatus 2 comprises nozzles 6 with outlet openings. The rods 3 are mounted on the output disk 7 having through-holes 8. The angle of the wedge-shaped sharpening of the rods 3 is determined experimentally for each type of fluid based on the creation of stable self-oscillations of the rods 3. The rods 3 are located opposite the outlet openings of the nozzles 6. In the embodiment shown in FIG. 2 large faces 4 on the cantilever end of all rods 3 are directed in one direction.

Акустический активационный генератор для диспергирования примесей в текучей трубопроводе между подводящей и отводящей трубами так, чтобы поток текучей среды поступал в направляющий аппарат - в сопла 6, которые ускоряют текучую среду и находящиеся в ней примеси. Поток текучей среды, обтекая стержни 3, вызывает их поперечный изгиб за счет разложения на продольную и поперечную составляющие силы выходящей из сопел струи при взаимодействии с гранями 4 и 5 консольного торца резонирующих элементов - стержней 3. Таким образом, поток текучей среды натекает на стержни 3, вызывая в них интенсивные автоколебания консольных частей, в результате которых возникают акустические колебания. Поток текучей среды, обтекая стержни 3, попадет в зоны отрыва потока, что вызывает значительные перепады давления на свободных поверхностях и внутри потока и, как следствие, приводит к кавитации. При движении текучей среды с твердыми частицами в акустическом поле, создаваемом стержнями 3, и за счет кавитационного воздействия происходит диспергирование и измельчение твердых частиц и эмульгирование жидких нерастворимых примесей, повышающее эффективность смешения компонентов, а также происходит акустическая активация всей подвижной среды. Расположение стержней, при котором большие грани 4 на консольном торце всех стержней 3 направлены в одну сторону, повышает интенсивность колебаний за счет самосинхронизации колебаний всех стержней 3.An acoustic activation generator for dispersing impurities in a fluid pipe between the inlet and outlet pipes so that the fluid flow enters the guiding apparatus — nozzles 6, which accelerate the fluid and its impurities. The fluid flow flowing around the rods 3 causes their transverse bending due to decomposition into the longitudinal and transverse components of the force of the jet exiting the nozzles when interacting with the faces 4 and 5 of the cantilever end of the resonant elements - rods 3. Thus, the fluid flow flows onto the rods 3 causing intense self-oscillations of the cantilever parts in them, resulting in acoustic vibrations. The flow of fluid flowing around the rods 3, will fall into the zone of separation of the flow, which causes significant pressure drops on the free surfaces and inside the flow and, as a result, leads to cavitation. During the movement of a fluid with solid particles in the acoustic field created by the rods 3, and due to cavitation effects, dispersion and grinding of solid particles and emulsification of liquid insoluble impurities occurs, which increases the mixing efficiency of the components, and the acoustic activation of the entire mobile medium occurs. The arrangement of the rods, in which the large faces 4 on the cantilever end of all the rods 3 are directed in the same direction, increases the intensity of the oscillations due to self-synchronization of the oscillations of all the rods 3.

В случае использования газовой фазы, которая поступает в подающий трубопровод, в направляющий аппарат подается трехкомпонентная смесь, которая, проходя через сопла 6, натекает на стержни 3 и возникающее акустическое поле обеспечивает возможность получения трехкомпонентных смесей с высокой степенью однородности и дисперсности с одновременным протеканием процессов измельчения твердых частиц и акустической активации текучей среды. Добавление газовой фазы в необходимом количестве обеспечивает снижение порога кавитации, что, прежде всего, необходимо в случае применения акустического воздействия на высокодисперсные концентрированные подвижные системы, и повышение эффективности от протекания процесса сонолиза.In the case of using the gas phase that enters the supply pipe, a three-component mixture is fed into the guide apparatus, which, passing through the nozzles 6, flows onto the rods 3 and the resulting acoustic field provides the possibility of obtaining three-component mixtures with a high degree of uniformity and dispersion with simultaneous grinding processes particulate matter and acoustic fluid activation. Adding the gas phase in the required amount provides a decrease in the cavitation threshold, which is, first of all, necessary in the case of applying acoustic effects to highly dispersed concentrated mobile systems, and increasing the efficiency of the process of sonolysis.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели повышает интенсивность колебаний и обеспечивает получение устойчивых автоколебаний для эффективного диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей.Thus, the use of the proposed utility model increases the intensity of oscillations and provides stable self-oscillations for efficient dispersion of impurities in a fluid and emulsification of liquid impurities.

Claims

1. An acoustic activation generator comprising a housing in which a guiding apparatus and resonating elements are installed, the cantilever part of which is facing the guiding apparatus, characterized in that the resonating elements are made in the form of rods with asymmetric wedge-shaped sharpening with the formation of larger and smaller faces on the cantilever end, and the guiding apparatus comprises nozzles with outlet openings, the rods being located opposite the outlet openings of the nozzles.

2. The acoustic activation generator according to claim 1, characterized in that the large faces on the cantilever end of all the rods are directed in one direction.