Гидродинамический источник акустических волн Советский патент 1981 года по МПК B06B1/20 

Изобретение относится к генерированию механических колебаний ультра звуковой или звуковой частоты для . производства механической работы.

Известен гидродинамический.излучатель, состоящий из цшшндрическогО сопла, отрадателя с лункой и стержневой резонансной системы 1ПНедостатком известного излучателя является невозможность генерирования низкочастотного акустического сигнала из-за ограниченного объема резонансной системы.

Известен также гидродинамический источник акустических волн, основными рабочими элементами которого является {сольдевоё щелевое сопло и препятствие в виде цилиндрической втулки 2.

Принцип работы этого источника акустических волн основан на образовании между соплом и препятствием локализованной кавитационной области, содержимое которой периодически (с

частотой основного тона) выбрасывается в окружающее пространство, и происходит генерация акустических волн. Для таких излучателей характерно генерирование широкополосных сигналов. Основу сигнала составляет первая гармоника (частота основного тона).

Недостатком гидродинамического источника акустических волн является неинтенсивность низкочастотных ком10понент сигнала.

Цель изобретения - обеспечение возможности генерирования интенсивных низкочастотных колебаний.

Поставленная цель достигается тем,

15 что в гидродинамическом источнике . акустических волн, включающем кольцевое щелевое сопло с центральным отверсти-ем, кольцевую втулку-препят- ствие с рабочей поверхностью и элемен20ты подвода жидкости, кольцевое щелевое согшо с дёнтральным отверстием установлено соосно с кольцевой втулкой-препятствием, рабочая поверхность

которой снабжена пазом пар.аболнчес-. когЬ профиля, причем диаметр кольцевого паза D, ejpo ширина F, ширина щели d сойла, его внутренний 0 и наружный 0 диаметры связаны следующими соотношениями

(3,4-3,7)d,D,(2.A-3,7M; Pa(-t,9-u,;cf,

На фиг,1 показан общий вид предлагаемого устройства, разрез; на фиг.2образование двух тороидальных кавитационных областей в увеличенном масштабе ,

Устройство состоит из кольцевого щелевого содпа, образованного внеш.ней 1 и внутренней 2коническими повер5сно,стями, кольцевой втулки-препятстйия;3 с кольцевым пазом, сечение которого на рабочей поверхности втулки .равно удвоенной ширине щели сопла соединительных стоек 4. Возможна плавная регулировка зазора 1дежду торцом, сопла и рабочей поверхностью втулки-препятствия с помощью гайки 5..Подвод рабочей жидкости производится через штуцер 6.

Устройство работает следующим образом.

При истечении струи жидкости цз . кольцевого щелевого сопла шириной d натекании ее на кольцевой паз .втулки-препятствия, возникают две отраженные струи, которые, замыкаясь на наружные кромки сопла D и Од и разворачиваясь в сторону струи, образуют две тороидальные кавитационнйе области 7 и 8 разных объемов. Содержимое этих областей за счет пб дкачки со стороны нагнетающей системы периодически (с частотами основных тонов) выбрасывается в окружающее пространство, генерируя в нем акустические колебания. Основные , частоты этих колебаний зависят от геометрических параметров захлопывающихся областей. Частота является функцией габаритов кавитационной области, в частности ее объема. Поэтму в зависимости от величин объемов двух тороидальных кавитационных областей в окружающем пространстве генерируется два близких по частоте периодических процесса, сложение которых на основании принципа биений приводит к возникновению низкочастотных колебаний. Частота этих колебаний определяется из соотношения

.Vx-kU)U/

SJV%

где т, If tj объемы локализованных кавитационных областей; К-коэффициент пропорциональности между час- . тотой генерируемьпс колебаний и объемом кавитационной области. Экспериментальным путем установлено, что для генерирования максимального по

интенсивности акустического сигнала необходимоj чтобы отраженная от кольцевого паза втулки-препятствия струя жидкости натекала на наружную кромку сопла. Это достигается выбором вышеприведенных соотношений между размерами кольцевой щели сопла и кольцевого паза на рабочей поверхности втулки-препятствия.

Предлагаемый гидродинамический источник акустических волн, в основе работы которого заложен известный принцип биений, в состоянии заменить крупногабаритные излучающие системы.

Предлагаемое изобретение может найти применение как для интенсифика-, ции некоторых технологических процессов в машиностроительной, химической, пищевой и других отраслях промьшшенности, так и в качестве источника низкочастотных колебаний в гидроакустике.

Формула изобретения

Гидродинамический источник акустических волн, включающий кольцевое щелевое сопло с центральным ,отверстием, кольцевую втулку-препятствие с рабочей поверхностью и элементы подвода жидкости, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения .возможности генерирования низкочасTOTffijjx колебаний, кольцевое щелевое сопло с центральным отверстием устаттп новлено соосно с кольцевой втулкойпрепятствием, рабочай поверхность которой снабжена кольцевым пазом параболическрго профиля, причем диаметр кольцевого паза D, его ширина F, ширина щели d сопла, его внутренний

D и наружный D2 диаметры связаны следующими соотношениями

(3, (3,4-3,7Wj F(1,9-V)Источники информации, ,принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 226997, 15.09,68.

2.Авторское свидетельство СССР .№ 481327, кл. В 06 В 1/20, 25.08.75 (прототип)

Puf.r