ГЕНЕРАТОР УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 1997 года по МПК G10K7/00 

Изобретение относится к конструкции генератора ультразвуковых колебаний, использующего энергию колебаний текущей среды.

Известен генератор ультразвуковых колебаний, содержащий проточную камеру смешения, охватывающий ее канал для подвода пара, сообщенный с ней через сопла, выполненные в боковой стенке камеры, и осевой канал для подвода жидкости [1]
Недостатком этого устройства является низкая энергоемкость генерируемых ультразвуковых колебаний.

Задачей изобретения является увеличение энергоемкости генерируемых колебаний.

Поставленная задача решается тем, что в генераторе ультразвуковых колебаний, содержащем проточную камеру смешения, охватывающий ее канал для подвода пара, сообщенный с ней через сопла, выполненные в боковой стенке камеры, и осевой канал для подвода жидкости, согласно изобретению, камера установлена с возможностью вращения, снабжена приводом вращения ее со скоростью, обеспечивающей распределение жидкости по боковой поверхности камеры в виде пленки, и выполнена с внутренним буртиком на выходе, при этом жидкость выбрана охлаждающей пар до температуры конденсации.

Это позволяет увеличить энергоемкость генерируемых колебаний за счет использования энергии конденсации пара.

В предпочтительном варианте генератор может быть снабжен установленным в кольцевом канале для подвода пара перфорированным статором, контактирующим с камерой, при этом отверстия статора и сопла расположены по окружностям в одних плоскостях с неравным и некратным окружным шагом.

Это позволяет увеличить энергоемкость генерируемых колебаний за счет обеспечения турбулентного срыва потоков пара на выходе из сопел.

В другом предпочтительном варианте сопла выполнены сверхзвуковыми.

Это приводит к получению аналогичного результата за счет аналогичных эффектов.

На фиг. 1 изображен продольный разрез генератора; на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 увеличенный фрагмент 1 фиг. 2.

Генератор ультразвуковых колебаний содержит кольцевой канал 1 для подвода пара, осевой канал 2 подвода охлаждающей жидкости и камеру 3 смешения, в боковой стенке которой выполнены сопла 4, предпочтительно сверхзвуковые, соединенную с приводом 5 вращения и снабженную буртиком 6 на выходе. В канале 1 для подвода пара может быть смонтирован контактирующий с камерой 3 перфорированный статор 7, отверстия 8 которого размещены с соплами 4 в одинаковых плоскостях по соосным окружностям с неравным и некратным окружным шагом.

Генератор работает следующим образом.

Через канал 2 подают охлаждающую жидкость в камеру 3 смешения, вращаемую от привода 5. В поле центробежных сил охлаждающая жидкость распределяется по боковой поверхности камеры 3 смешения в виде пленки с толщиной, равной радиальной высоте буртика 6. Одновременно из кольцевого канала 1 через сопла 4 в непрерывном или пульсирующем при наличии статора 7 режиме подают пар, который, ускоряясь в соплах 4, в предпочтительном варианте до сверхзвуковой скорости, поступает в камеру 3 смешения и взаимодействует с пленкой охлаждающей жидкости. На выходе из сопел 4, особенно сверхзвуковых, происходит турбулентный срыв потока пара, сопровождающийся образованием и схлопыванием кавитационных полостей, особенно интенсивными при перекрытии статором 7 сверхзвуковых сопел 4. Далее пузырьки пара всплывают в пленке охлаждающей жидкости с турбулизацией ее течения под действием архимедовой силы выталкивания и силы инерции и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В самих же пузырьках возникают пульсации объема при кавитационном изменении давления и тороидальные потоки под действием сил трения вследствие высоких скоростей вдува. В результате при характерных для данного устройства числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта выходят на значения 20-30. Это позволяет осуществлять конденсацию пара со схлопыванием кавитационных полостей и увеличить энергоемкость генерируемых колебаний. Сконденсированный пар и отработанная охлаждающая жидкость удаляются из камеры 3 смешения при сливе через буртик 6.

Таким образом, предлагаемый генератор позволяет увеличить энергоемкость генерируемых ультразвуковых колебаний за счет использования кинетической энергии и энергии конденсации пара.

Сущность: проточная камера смешения, с которой сообщены охватывающий ее кольцевой канал подвода пара и осевой канал подвода жидкости, приводится во вращение приводом со скоростью, обеспечивающей распределение жидкости по боковой поверхности камеры в виде пленки. Канал подвода пара сообщен с камерой через сопла, выполненные в ее боковой стенке. На выходе камеры выполнен внутренний буртик, высота которого соответствует толщине пленки. Жидкость выбрана охлаждающей пар до температуры конденсации. Генератор может быть снабжен установленным в кольцевом канале для подвода пара перфорированным статором, контактирующим с камерой. Отверстия статора и сопла расположены по окружностям в одних плоскостях с неравным и некратным окружным шагом. Изобретение обеспечивает увеличение энергоемкости генерируемых колебаний. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Генератор ультразвуковых колебаний, содержащий проточную камеру смешения, отключающий ее кольцевой канал для подвода пара, сообщенный с ней через сопла, выполненные в боковой стенке камеры, и осевой канал для подвода жидкости, отличающийся тем, что камера установлена с возможностью вращения, снабжена приводом вращения ее со скоростью, обеспечивающей распределение жидкости по боковой поверхности камеры в виде пленки, и выполнена с внутренним буртиком на выходе, при этом жидкость выбрана охлаждающей пар до температуры конденсации. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен установленным в кольцевом канале для подвода пара перфорированным статором, контактирующим с камерой, при этом отверстия статора и сопла расположены по окружностям в одних плоскостях с неравным и некратным окружным шагом. 3. Генератор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что сопла выполнены сверхзвуковыми.