Способ генерирования акустических колебаний и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК B06B1/20 

10

15

20

Изобретение относится к акустике, редназначено для получения интенсивых колебаний давления и скорости отока газа или жидкости и может быть спользовано в различных отраслях ромышленности для интенсификации ехнологических процессов.

Целью изобретения является повыение амплитуды и снижение нелинейных искажений генерируемых колебаний, а также р.егулирование частоты колебаний.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, продольный разрез, на фиг. 2 - схема устройства для регулирования частоты колебаний на фиг. 3 - графикр стационарных зависимостей окружной и радиальной составляющих скорости в закрученном потоке} на фиг. 4 -.то же, при наличии колебаний.

Устройство для осуществления способа генерирования акустических колебаний содержит корпус 1 с кольцевым 25 буртом 2, в котором выполнены тангенциальные каналы 3, и крышку 4 с выходным соплом 5. Крышка-4 образует с корпусом 1 камеру 6 закручивания, соединенную каналами 3 с кольцевым коллектором 7. Устройство содержит также патрубок 8 для подвода рабочей среды, соединенный с дросселем 9 для изменения расхода текущей среды. На- торцевых поверхностях корпуса 1 и крышки 4 выполнены концентричные относительно оси камеры 6 выступы 10. На выходе из сопла 5 может быть установлен клапан 11.

В варианте устройства, имеющего возможность регулирования частоты колебаний, оно снабжено трубками 12, коаксиально установленными на торце крьшки 4 с возможностью осевого перемещения относительно друг друга и фиксации, а корпус 1 снабжен поршнем 13, установленным герметично на бурте 2 с возможностью осевого перемещения с помощью привода (,не показан).

Способ осуществляется следующим образом.

Текущую среду под избыточным давлением через патрубок 8 подают в коллектор 7, где она равномерно распределяется между тангенциальными каналами 3, получает в них вращательное движение и поступает в камеру 6 закручивания, где перемещается с некоторой отрицательной радиальной сос35

30

45

40

55

0

5

0

5

тавляющей скорости W (кривая А, фиг. 3).. Величина W определяется перепадом давления, свойствами текущей среды и профилем проходного сечения камеры 6.

Окружная составляющая скорости VJ изменяется согласно закону постоянства циркуляции const (кривая В, фиг. 3), В местах кольцевых сужений, образованных выступами 10, радиальная скорость W резко увеличивается ив закрученном потоке возникают автоколебания давления -и скорости, которые генерируют акустические колебания. .

Автоколебания возникают вследствие временного запаздывания колебаний перепада давлений .на вихре относительно вызвавших их колебаний ско-. рости.

Вынужденные колебания давления в системе подпитки вихря вызывают колебания окружной составляющей скорости , Возмущения W; распространяются к оси вихря со скоростью W, амплитуда их изменяется по з.акоГ,х

ну постоянства циркуляции const, и в приосевой области вследствие вязкостных потерь затухают (кривая В, фиг. 4). Поскольку в камере 6 закручивания укладывается несколько полуволн колебаний W (кривая Г. фиг. 4), в циклонах обычного типа влияния отрицательных и 35 положительных полуволн V} при интегрировании взаимно уничтожаются, и величина перепада давления на вихре

Л - ;

ДР при стационарной работе. Однако, если радиальную составляющую скорос30

45

40 т,

ти W(, увеличить до значения, при котором по радиусу Кс-меры 6 закручивания укладывается одна полуволна колебаний (кривая Д, фиг. 4), то при интегрировании получится значение ДР меньше нуля. Физически это ознал чает, что увеличение входной скорости W gj( вызывает уменьшение перепада на вихре, т.е. устройство в целом на данной частоте имеет отрицатель- ную действительную часть- импеданса.

Описанное взаимодействие приводит к увеличению скорости в данной системе, к уменьшению противодавления к дальнейшему росту скорости вплоть до увеличения диссипативных сил, которые остановят этот процесс.

Изменение осевого зазора между крьш1кой 4 и поршнем 13 (фиг. 2) вы55

зывает растяжение или сжатие полуволн колебания окружной составляющей скорости, что приводит к плавному изменению частоты самовозбуждения колебаний в устройстве.

Для дискретного изменения частоты автоколебаний увеличивают радиальную составляющую скорости в местах расположения отрицательной полуволны путем плавного уменьшения проходного сечения для протока рабочей среды в радиально14 направлении с помощью трубок 12. Перемещая трубки 12 в осевом направлении, можно при фиксированном положении поршня 13 получать требуемые аккорды, а при одновременном изменении положения поршня 13 изменять тональность этих аккордов. ,-- Амплитуду генерируемых колебаний можно изменять путем изменения перепада давления на устройстве, меняя давление подачи текущей среды.

Для оперативного изменения амплитуды при подаче от постороннего источника можно пользоваться дросселем S или клапаном 11.

Если колебания необходимо возбудить в тракте системы подачи, следует пользоваться клапаном 11 и тем самым- обеспечить максимальную акустическую проводр-т-юсть патрубка 8. При возбуждении колебаний в пространстве за соплом 5 следует пользоваться для регулирования амплитуды генерирующих колебаний дросселем 9.

Формула изобретени

1. Способ генерирования акустических колебаний, заключающийся в том, что поток среды закручивают и подают в осе,симметричную полость.

обеспечивающую создание в нем отрицательной радиальной составляющей скорости, отличающийся тем, что, с целью повьщгения амплитуды и снижения нелинейных искажений генерируемых колебаний, изменяют скорость потока среды или его давление для увеличения отрицательной радиальной составляющей .скорости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспе

чения регулирования частоты колебаний, изменяют скорость или давление потока для увеличения отрицательной радиальной составляющей скорости в месте расположения отрицательной полуволны колебаний окружной составляющей скорости потока.

3.Устройство для генерирования акустических колебаний, содержащее полый корпус с соплом и торцевую крьшку, образующую с корпусом камеру закручивания, соединяемую тангенциальными каналами с источником текущей среды, отличающееся тем, что, с целью повьшения амплитуды и снижения нелинейных искажений генерируемых колебаний, на торцевых поверхностях крышки и корпуса, о6ращенных одна к другой, выполнены концентричные относительно оси камеры выступы.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что, с целью

регулирования частоты колебаний, выступы выполнены в виде трубок, коак- сиально установленных на торце крьшг- ки с возможностью осевого перемещения относительно одна другой и фиксации, и поршня, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения.

Фиг.2

Wu

Re

Я(я е

Явх

Я5Л

W

Изобретение относится к акустике, предназначено для получения интенсивных колебаний давления и скорости потока газа или жцдкости и может быть использовано для интенсификации различных технологических процессов. Целью изобретения является повьт1ение амплитуды и снижение нелинейных искажений генерируемых колебаний, а также регулирование частоты колебаний. Устройство содержит корпус 1 с кольцевым буртом 2, тангенциальные каналы 3 которого соединяют камеру 6 закручивания с кольцевым коллектором 7, имеющим патрубок 8 подачи рабочего тела. На торцевых взаимно обращенных поверхностях камеры выполнен кольцевой выступ. При подаче текущей среды под избыточным давлением через патрубок, коллектор и каналы в камеру закручивания она перемещается в последней с отрицательной радиальной составляющей скорости, и в местах сужений, образованных кольцевыми выступами, радиальная скорость резко увеличивается. В закрученном потоке возникают автоколебания давления и скорости, генерирующие акустические колебания. 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы,4 ил. с 9 сл

Km Дс

Фие.З

wi

iH e

Rm Яс

Д

Фuг

Я«х

Редактор И.Николайчук

Составитель А.Состин

Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

2454/7

Тираж 437 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4