УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ, ИЗМЕНЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2003 года по МПК F15D1/02 

Устройство для создания, изменения и регулирования скорости движения потока текучей среды может быть использовано в различных областях производства и, прежде всего, в медицине, где необходимо сохранение напора крови, в случае ослабления сердца каким-либо острым патологическим состоянием.

Уровень техники
Известно устройство для снижения трения в трубопроводах и шлангах, которое содержит пустотелый корпус, внутри которого расположен вибратор, например, ультразвуковой, активный орган которого выведен в отсек с входным и выходными патрубками для транспортируемой жидкости /1/.

Известно устройство для снижения трения в трубопроводах и шлангах, содержащее низкочастотный вибратор, имеющий обтекаемую форму и закрепленный в трубопроводе вдоль его оси с помощью держателей /2/.

Известно устройство для снижения трения в трубопроводах и шлангах, содержащее низкочастотный вибратор, имеющий обтекаемую форму и закрепленный в трубопроводе вдоль его оси с помощью держателей, и снабженное ультразвуковым излучателем, размещенным в центре выполненного полым вибратора /3/.

Техническими недостатками известных устройств являются:
- установка пустотелого цилиндра большего диаметра, чем трубопровод, что разрывает последний, это снижает его эксплуатационные возможности;
- передача ультразвуковых колебаний в сложной разветленной системе трубопроводов также ограничивает эксплуатационные возможности;
- большой расход энергии для возбуждения вибратора;
- нет обратной связи, снижение трения - вибратор, ультразвуковой излучатель, что также ограничивает эксплуатационные возможности устройства, увеличивает расход энергии, уменьшает КПД;
- место расположения вибратора, ультразвукового излучателя также ограничивает эксплуатационные возможности устройства.

Сущность изобретения
Технической задачей изобретения являются расширение функциональных возможностей для использования в различных областях промышленности и медицины и сокращение при этом расхода энергии на вибраторе.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для создания, изменения и регулирования скорости движения потока текучей среды, содержащее низкочастотный вибратор, имеющий обтекаемую форму, снабжено ультразвуковым излучателем, размещенным в центре выполненного полым вибратора, и с элементами обратной связи, представленными датчиками, программным и исполнительным устройством, причем низкочастотный вибратор, ультразвуковой излучатель, элементы обратной связи расположены в потоке, вне потока или являются стенками потока и закрепляются под различными углами к оси потока.

Сущность работы заключается в следующем. Осевое ультразвуковое излучение в режиме кавитации в потоке, от работающего ультразвукового излучателя, определяет замедляющее действие на звуковые колебания от работы вибратора, в результате чего сферические звуковые волны превращаются в плоские.

Плоские продольные звуковые волны определяют в потоке образование зон разрежения /с уменьшенной плотностью потока/ и зон с повышенной плотностью. В зонах разрежения увеличивается тело кавитационных "зародышей", которые под действием ультразвуковых колебаний начинают пульсировать с частотой ультразвукового излучателя, определяя распространение ультразвука в потоке. В зоне с повышенной плотностью звуковых колебаний от вибратора, кавитационные "зародыши" на оси потока схлопываются, а как известно при схлопывании кавитационных зародышей на оси потока звуковое давление достигает несколько сотен атмосфер, что позволяет уменьшить мощность излучения вибратора в сотни раз и при элементах обратной связи датчиками, программным и исполнительным устройством регулировать мощность и частоту и другие характеристики вибратора и ультразвукового излучателя и соответственно расширить функциональные, эксплуатационные возможности устройства и соответственно уменьшить расход энергии устройства.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявляемого устройства, решения, не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом. Корпус 3, на котором размещен вибратор 1 и ультразвуковой излучатель 2, закреплен в трубопроводе 14 вдоль оси с помощью держателей 4, а пространство между вибратором и ультразвуковым излучателем загерметизировано уплотнителем 5. Провода от вибратора и ультразвукового излучателя подведены к генераторам - звуковому и ультразвуковому соответственно 6 и 7 к 8 и 9.

Обратная связь выполнена датчиком 13, соединенная через провода с программно-управляющим устройством 12, которое в свою очередь соединено с исполнительными устройствами 11 и 9, которые регулируют параметрами вибратора 1 и 2 через звуковой генератор 9 и ультразвуковой генератор 8.

Работа заключается в следующем. Осевое ультразвуковое излучение от излучателя 2, выполненного из пьезокристаллов, магнитострикционных ферритов и т. п. и работающего в режиме кавитации, определяет замедляющее действие на звуковые колебания от работы вибратора 1, выполненного из пьезокристаллов, магнитомягких ферритов, поливинилиденфторида и т.п., в результате чего сферические звуковые волны превращаются в плоские, причем вибратор 1 и ультразвуковой излучатель 2 закреплены на корпусе 3 и держателях 4, выполненных из пластмассы или металлов. Для установки в кровеносную систему может покрываться графито-бензалконий-гепариновым покрытием. Для возбуждения вибратора можно использовать генератор УНИ-3, ЗГ-102 и т.п. с мощностью 1-5 Вт 9 через провода 7, смонтированные через держатель 4 и корпус 3, а для возбуждения ультразвукового излучателя 2 можно использовать ультразвуковой генератор типа УЗГ-111, УЗГ-123 и т.п. с мощностью 1-5 Вт 8 через провода 6, смонтированные в держателе 4 и корпусе 3.

Плоские продольные звуковые волны определяют в потоке образование зон разрежения /с уменьшенной плотностью потока/ и зон с повышенной плотностью. В зонах разрежения увеличивается тело кавитационных "зародышей", которые под действием ультразвуковых колебаний начинают пульсировать с частотой ультразвукового излучателя, определяя распространение ультразвука в потоке. В зоне с повышенной плотностью звуковых колебаний от вибратора, кавитационные "зародыши" на оси потока схлопываются, а, как известно, при схлопывании кавитационных зародышей на оси потока звуковое давление достигает несколько сотен атмосфер, что позволяет уменьшить мощность излучения вибратора в сотни раз и при элементах обратной связи, представленных датчиком 13, выполненным в виде микроэлектродов для медицины /человека/, представляют электроды из нержавеющей стали круглой формы, снимаемые биоэлектрические сигналы с поверхности скелетных мышц под влиянием команд из центральной нервной системы. Электроды могут быть или прижаты к коже /мышцам/, или имплантированы в мышцы. Биопотенциалы, отводимые электродами, составляют несколько десятков микровольт, поэтому они соединены с программно-управляющим устройством 12, состоящим из предварительного усиления биопотенциалов по амплитуде, который можно осуществлять на серийно выпускаемом протезной промышленностью усилителе напряжения, далее необходимо выделение полезной информации о командах, поступающих из центральной нервной системы к мышцам. В качестве информативного параметра используется огибающая пульсирующего биоэлектрического сигнала. После усиления по напряжению переменный сигнал поступает в блок выделения информации, где он выпрямляется диодами, собранной по мостиковой схеме, преобразуясь в пульсирующий сигнал одного знака. Пульсация выпрямляемого сигнала сглаживается соответствующим конденсатором, после чего постоянный по знаку сигнал поступает на вход усилителя мощности. Усилитель мощности собран на двух транзисторах, связанных между собой гальванически, т.е. по постоянному току. В нагрузку второго каскада усилителя мощности включена обмотка электромагнитного реле-исполнительного устройства 10, 11 и реверсированный привод двигателя, причем при разделительной подаче на вход одного или другого канала усилителя двигатель вращается в соответствующем направлении, изменяя частоту звукового и ультразвукового генератора 8 и 9 и через провода соответственно 6 и 7, изменяя частоту вибратора и ультразвукового излучателя, и соответственно увеличивается скорость потока или уменьшается, поэтому при установке устройства в кровопоток оно позволит оперативно /автоматически/ работать в системе "центральная нервная система-устройство" и регулировать режим кровопотока. В программно-управляющее устройство может быть задействован микропроцессор, микроЭВМ, компьютер с определенными программами, снятыми с ЭКГ здорового человека, а также исполнительные механизмы могут быть без реверсированного двигателя.

Обратная связь позволяет расширить функциональные, эксплуатационные возможности устройства и оперативно регулировать скорость потока.

Источники информации
1. SU, Авторское свидетельство 500383, М. кл F 15 D 1/02, 1976.

2. SU, Авторское свидетельство 983337, М. кл. F 15 D 1/02, 1981 г.

3. SU, заявка, Патент 93033626/06/032915, М. кл. F 15 D 1/02, 1993.

Изобретение относится к области перекачки жидкости в трубопроводах и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и сокращение расхода энергии. Устройство, содержащее вибратор с ультразвуковым излучателем, включает элементы обратной связи с датчиками, програмно-управляющим и исполнительным устройством, регулирующие параметры вибратора и ультразвукового излучателя, причем вибратор выполнен низкочастотным, полым и имеет обтекаемую форму, ультразвуковой излучатель и элементы обратной связи могут быть расположены в потоке, вне потока или являются стенками потока, закрепленные под различными углами к потоку. 1 ил.

Устройство для создания, изменения и регулирования скорости потока текучей среды, содержащее вибратор, закрепленный в трубопроводе вдоль оси с помощью держателей, снабжено ультразвуковым излучателем, размещенным в центре вибратора, отличающееся тем, что включает элементы обратной связи с датчиками, программно-управляющим и исполнительным устройством, регулирующие параметры вибратора и ультразвукового излучателя, причем вибратор выполнен низкочастотным, полым и имеет обтекаемую форму, ультразвуковой излучатель и элементы обратной связи могут быть расположены в потоке, вне потока или являются стенками потока, закрепленные под различными углами к потоку.