UA148046U - Гідродинамічний ультразвуковий випромінювач - Google Patents

Abstract

Гідродинамічний ультразвуковий випромінювач містить трубчастий корпус з соплами, забезпечений резонатором. Резонатор виконано у вигляді циліндра з перемичками в тілі, які є його робочими елементами та концентрично розташовані в корпусі, а сопла розташовані по колу корпусу і виконані як одне ціле з кільцевим колектором.

Description

Корисна модель належить до вібраційної техніки і може бути використана для інтенсифікації технологічних процесів в аграрному секторі. Може бути використана в міні-цехах та фермерських господарствах, галузях переробної промисловості по виробництву високоякісної продукції.

З найширше вживаних акустичних випромінювачів (магнітострикційних, п'єзокерамічних і гідродинамічних) в аграрному секторі найкраще використовувати гідродинамічні випромінювачі.

Це визначається тим, що магнітострикційні і п'єзокерамічні перетворювачі складні у виготовленні і тому достатньо дорогі. Обслуговування цих систем вимагає спеціальної кваліфікації персоналу. До переваг гідродинамічних випромінювачів можна віднести і ту обставину, що струмінь рідини є генератором коливань і об'єктом озвучування. Гідродинамічні випромінювачі - пристрої, що перетворюють частину енергії рухомої рідини в енергію акустичних хвиль. Робота гідродинамічного випромінювача заснована на генеруванні збурень в рідкому середовищі з вигляді деякого поля швидкостей і тиску при взаємодії рухомої рідини з нерухомою або рухомою перешкодою певної форми і розмірів. Існують гідродинамічні випромінювачі, що створюють звукове поле за рахунок пульсації вихрової області локалізованою між соплом і відбивачем (1). У цих випромінювачах використовуються конусно- циліндричні сопло і відбивач з виїмкою, близькою за формою до параболоїда обертання. При певних геометричних розмірах сопла і відбивача спостерігається періодичне вибухоподібне руйнування вихрової області, частота цього руйнування і визначає основний тон звукового поля, що генерується. Весь спектр генерованих коливань (залежно від конструкції випромінювача) може лежати в інтервалі 0,4-40 кГц. Максимум звукового тиску в ближній зоні випромінювача може досягати 2-4,5 кГц. Максимум звукового тиску в ближній зоні випромінювача може досягати 2-4,5 МПа при швидкості закінчення струменя не менше 20-25 м/с (для рідин з динамічною в'язкістю близько 1,0 МПа с). Для отримання такого ж звукового поля в рідинах з більшою в'язкістю треба збільшувати швидкість закінчення рідини з сопла. При цьому к.к.д. випромінювача (відношення енергії звукового випромінювання до кінетичної енергії струменя) складає 6-8 9о. Аналіз акустичного поля показав, що для кожної температури існує оптимальний інтервал тиску, при якому інтенсивність генерованого акустичного поля максимальна. Це видно з даних, отриманих, наприклад, для температури 55 "С (Таблиця).

Коо)

Таблиця

Аналіз акустичного поля (Рівеньсигналу Дб | 15 | 48 | 80 | 85 | 85 | 82 | 70 | 60

Відомі багатостержньові гідродинамічні випромінювачі відрізняє відносна конструктивна складність. У пристрої |2Ї, що містить корпус і встановлені на його осі вхідний і вихідний патрубки, сопло, відбивач з хвостовиком і багатостержньовий резонатор, відбивач підпружинено в осьовому напрямку, а його хвостовик виконаний у вигляді підпірного клапана, що перекриває вхідний отвір вихідного патрубка, причому підпірний клапан виконаний у вигляді корпусної гайки. До недоліків даного пристрою можна віднести достатню конструктивну складність: велике число деталей, складний багатостержньовий резонатор, наявність підпірного клапана. Акустичні коливання генеруються за рахунок виходу струменя рідини між соплом і відбивачем, і удару її об виступи резонатора. При налаштуванні випромінювача намагаються зберегти сталість положення струменя рідини щодо виступів резонатора. У наведеному пристрої положення струменя зміщується за рахунок зміни зазору, що має викликати несиметричність навантаження (щодо виступів) на стрижні випромінювача. Це повинно знизити резонансну частоту і амплітуду коливань стрижнів випромінювача. З іншого боку, перекриття вихідного отвору підвищує тиск в камері, що викликає зменшення перепаду тиску в струмені і камері, а отже знижує стійкість роботи резонатора і всього випромінювача. Найбільш близьким є гідродинамічний випромінювач (ЗІ, що містить корпус і порожнистий ротор, що обертається в ньому, з прорізами на бокових поверхнях, в яких розміщені лопатки внутрішнього ротора, що мають можливість виходити з прорізів зовнішнього ротора за рахунок пружно деформованих елементів. При роботі на конічні ділянки лопаток впливають поступально переміщувані елементи зі зворотною конічною поверхнею. При цьому лопатки виходять з прорізів і очищаються від забруднень. Однак цей гідродинамічний випромінювач має погану гомогенізуючу, диспергуючу і нагнітаючу здатність.

В основу корисної моделі поставлена задача спрощення конструкції і підвищення ефективності гідродинамічного випромінювання ультразвуку.

Поставлена задача вирішується тим, що гідродинамічний ультразвуковий випромінювач містить трубчастий корпус з соплами, забезпечений резонатором. Резонатор виконано у вигляді циліндра з перемичками в тілі, які є його робочими елементами та концентрично розташовані в корпусі, а сопла розташовані по колу корпусу і виконані як одне ціле з кільцевим колектором.

В пропонованому гідродинамічному випромінювачі ультразвуку (кресл.) резонатор виконаний у вигляді циліндра з перемичками, які є його робочими елементами, розташованими концентрично в корпусі, самі сопла розташовуються по колу корпусу, і які виконані як одне ціле з кільцевих колекторів для підведення збурюючої рідини з спрямованістю до перемичок резонатора. Це дає можливість надати напрямок пружним коливанням, які вироблені резонатором, всередину корпусу і ліквідувати ці розсіювання. Для виникнення у випромінювачі переміщення продукту потоком збурюючої рідини і зміни спрямованості останнього, резонатор запропоновано розмістити в корпусі з ймовірністю повздовжнього руху в обидва боки, а самі перемички забезпечити розсікачами потоків збурючої рідини. Для спрощення системи і її компактності, корпус запропоновано виконати з половин, облаштованих кільцевим припливом і пазами. Останні, коли корпус зібраний, утворюють кільцевої колектор з соплами.

Суть корисної моделі пояснює креслення.

На кресл. схематично зображено пропонований випромінювач. Випромінювач виконаний у вигляді корпусу 1, який складається з двох половин з кільцевими приливками, що забезпечені пазами і які в зібраному вигляді утворюють колектор 2 з соплами 3. Резонатор пристрою 4 концентрично розміщений всередині корпусу, має з ним різьбове з'єднання і циліндричної форми. Корпус пропонованої конструкції оснащений фланцями 5, 6 і 7, причому сам резонатор встановлений в поворотному фланці 7. Прорізи в тілі резонатора утворюють перемички 8, виконані з розсікачами 9 струменів збурюючої рідини. Сопла З спрямовані на ці розсікачі. Від положення розсікачів відносно сопел залежить напрямок руху продукту. Повздовжнє переміщення резонатора досягається завдяки повороту фланця 7 з наступним його кріпленням.

Випромінювач працює наступним чином. Підлягаючий обробітку продукт, наприклад зерно, в суміші з мийною рідиною або потоком без рідини подають всередину резонатора в напрямку від

Зо фланця 6 до фланця 7. Одночасно з цим по каналу фланця 5 в колектор 2 надходить збурююча рідина. З колектора рідина потрапляє в сопла на розсікачі перемичок. При цьому виникають пружні коливання, спрямовані всередину корпусу, які чинять вплив на зерно. Залежно від положення резонатора (положення розсікачів відносно сопел) виходить з сопел потік рідини і спрямовується в ту чи іншу сторону, відповідну напрямку потоку зерна або протилежно спрямовану. Якщо помістити випромінювач в ємність з сумішшю продукту (зерна) з рідиною, то виникає спрямований потік цієї суміші при обробітку зерна.

Джерела інформації: 1. Топілін Г.Є., Уминський С.М., Інютін С.В. Використання гідродинамічних апаратів у технологічних процесах. Видавництво та друкарня "ТЕС", ІЗВМ 2389-04-3, 2009 р. - 184 с. 2. Патент РФ Мо 2062662 ВОб6В 1/20. Генератор коливань. Вельмісов П.А., Горшков Г.М.,

Рябов Г.К.

З. Патент Мо РФ 2035214 ВО1Е 7/00. Змішувач з обертовим пристроєм. Сергеев Г.А.,

Ковріжніков Г.А., Докучаєв А.Н., Щебланов А.П.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Гідродинамічний ультразвуковий випромінювач, що містить трубчастий корпус з соплами, забезпечений резонатором, який відрізняється тим, що резонатор виконано у вигляді циліндра з перемичками в тілі, які є його робочими елементами та концентрично розташовані в корпусі, а сопла розташовані по колу корпусу і виконані як одне ціле з кільцевим колектором.