Пъезоэлектрический излучатель Советский патент 1981 года по МПК B06B1/06 

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к ультразвуковой технике, может быть использовано для интенсификации массообменных химико-технологических процессов при помощи ультразвука, например для диспергирования смеси воды и нефтепродуктов. По основному авт. св. № 435859 известен пьезоэлектрический излучатель, содержащий пьезоэлементы, установленные на наружной поверхности центрального стяжного боЛта со сквозным каналом, образующего вместе с частотно-понижающей накладкой и гайкой единую колебательную систему 1. При проведении процесса ультразвукового эмульгирования концентрация образующейся эмульсии С зависит от времени эмульгирования. В известном излучателе для увеличения концентрации получаемой эмульсии необходимо увеличивать время эмульгирования за счет увеличения длины сквозного канала, а это связано с увеличением длины волноводной насадки, а следовательно, размеров излучателя, при этом не всегда получается эмульсия требуемой концентрации и высокого качества. Цель изобретения - повышение эффективности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в волноводной насадке выполнены полости, соединенные друг с другом и со сквозным каналом протоками, а на торце волноводной насадки против полостей прикреплены резонансные пластины. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Пьезоэлектрический излучатель включает центральный стяжной болт 1, частотнопонижающую накладку 2, пьезокерамические пластины 3, медные накладки 4, изоляционную втулку 5, гайку 6, электрические провода 7. В стяжном болте 1 выполнен сквозной канал 8, а в волноводной насадке 9 не соосно с каналом выполнены цилиндрические полости 10 и протоки 11. На торце волноводной насадки расположены резонансные пластины 12, при этом они закреплены по контуру против полостей 10 так, что совместно с полостями образуют камеру обработки эмульсии. Каждая полость 10 соединена со сквозным каналом 8 и друг с другом протоками 11. При использовании излучателя для проведения процесса эмульгирования смешиваемые жидкости вводят через сквозной канал 8 в излучателе. Излучатель подключают к ультразвуковому генератору, возбуждающему колебания пьезопластин 3. Далее колебания через частотно-понижающую накладку 2 передаются волноводной насадке 9 и возбуждают изгибные колебания резонансных пластин 12. При заполнении полостей 10 смешиваемыми жидкостями и наличии колебаний как со стороны волноводной насадки 9, так и со стороны резонансной пластины 12 возникает развитое кавитационное поле которое и обеспечивает непрерывный и эффективный процесс эмульгирования в камере. К особенностям предлагаемого излучателя следует отнести один из его параметров - высоту камеры обработки h. Камеры необходимо делать узкощелевыми. В случае выполнения полости цилиндрической, отношение площади S к объему V полости представляет собой величину, обратную высоте h полости, т. е. С учетом этого соотношения концентрация эмульсии может быть представлена формулойс Ш -())-Т где Т - время эмульгирования; al.vf - постоянные скорости и коагуляции, зависящие от акустического поля, свойств границы раздела фаз. Из выражения (2) следует, что чем меньше высота полости, тем более высокой концентрации получается эмульсия. С физической точки зрения увеличение концентрации получаемой эмульсии можно объяснить тем, что кавитационные области, ответственные за процесс эмульгирования и возникающие непосредственно на колеблющихся поверхностях, существуют сравнительно короткий промежуток времени с, поэтому концентрация этих областей выше вблизи колеблющихся поверхностей, чем в середине полости. Таким образом, в полости создаются рабочие зоны с повышенным содержание кавитационных областей и пониженным. Уменьшение h, т. е. сближение колеблющихся поверхностей устраняет зоны с пониженной концентрацией кавитационных областей и выравнивает их концентрацию по объему, а следовательно, уменьшает возможность проскока жидкости мимо зоны обработки, что естественно увеличивает концентрацию получаемой эмульсии. Кроме того, за счет выполнения в насадке нескольких полостей, соединенных протоками 11 (фиг. 2), значительно увеличена активная зона, т. е. путь прохождения обрабатываемой жидкости через излучатель, а следовательно, увеличено и время пребывания исходных компонентов эмульсии в зоне обработки, что также увеличивает концентрацию получаемой эмульсии. Использование предлагаемого излучателя позволяет на 40-50% интенсифицировать процесс получения эмульсий при минимальных размерах диспергируемых частиц. Формула изобретения Пьезоэлектрический излучатель по авт. св. № 435859, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности устройства, в волноводной насадке выполнены полости, соединенные друг с другом и со сквозным каналом протоками, а на торце волноводной насадки против полостей прикреплены резонансные пластины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 435859, кл. В 06 В 1/06, 1971.