Акустический излучатель

 

Изобретение относится к технике создания акустических колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности. В акустическом излучателе, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем коаксиально цилиндрические ротор и статор с каналами на боковых стенках, причем статор установлен внутри полости ротоpa, а обрабатываемая жидкость подается со стороны наружной поверхности ротора, число каналов ротора и статора равно друг другу и каналы в роторе выполняются к радиусу ротора под углом = arctgRcpah/Q, где - угловая скорость ротора, рад/с; Rср - средний радиус ротора, м; а - ширина прямоугольного канала ротора, м; h - высота канала ротора, м; Q - расход жидкости через излучатель, м3/с. В результате происходит концентрация энергии акустических колебаний и повышение интенсивности акустического поля. 2 ил.

Изобретение относится к технике создания акустических колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности для интенсификации тепло-массообменных и гидродинамических процессов.

Известен гидродинамический излучатель, содержащий равное количество концентрично расположенных с одинаковым зазором чередующихся цилиндров ротора и статора с равным количеством одинаковых прорезей, причем прорези ротора и статора в поперечном сечении выполнены с наклоном в противоположные стороны под углом , образованным пересечением плоскости симметрии прорези с радиальной плоскостью на середине расстояния между наружным и внутренним цилиндрами и равным где a - ширина прорезей в цилиндрах; b - толщина стенки цилиндров; d - зазор между цилиндрами; n - число цилиндров ротора и статора.

Недостатком такого устройства является небольшая плотность акустического поля (а.с. СССР N 1219125 B 01 F 7/28).

Наиболее близким к изобретению является акустический излучатель, содержащий корпус с каналами для подвода и отвода среды с установленными в нем коаксильно коническими ротором и статором со щелями на рабочих поверхностях. Внутри корпуса у вершины со стороны канала подвода рабочей среды выполнена сферообразная полость, а у основания - тороидальная полость, радиус окружности которой в поперечном сечении и радиус сферы одинаковы и центры этих радиусов расположены на центральной линии рабочего канала на одинаковом расстоянии от рабочих поверхностей ротора и статора.

Недостатком такого устройства является недостаточная концентрация и интенсивность акустического поля (а.с. 1142176 B 06 B 1/18).

Техническая задача изобретения - концентрация энергии акустических колебаний и повышение интенсивности акустического поля.

Поставленная цель достигается тем, что в акустическом излучателе, содержащем корпус со входным и выходным патрубками, установленные в нем коаксиально цилиндрические ротор и статор с каналами на боковых стенках, причем статор установлен внутри полости ротора, а обрабатываемая жидкость подается со стороны наружной поверхности ротора, число каналов статора и ротора равно друг другу и каналы в роторе выполняются к радиусу ротора под углом где - угловая скорость ротора, рад/с; Rср - средний радиус ротора, м; a - ширина прямоугольного канала ротора, м;
h - высота канала ротора, м;
Q - расход жидкости через излучатель, м3/с.

На фиг. 1 изображен продольный разрез акустического излучателя, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Акустический излучатель содержит корпус 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 жидкости, ротор 4 и статор 5 с каналами 6, 7 в боковых стенках ротора и статора соответственно. Число каналов в роторе и статоре равно между собой и выбирается из ряда четных чисел. Длина каналов статора равна радиусу внутренней поверхности статора и кратна 1/4 длины волны. Каналы ротора выполняются под углом :

к радиальной прямой по направлению вращения ротора.

Акустический излучатель работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается через входной патрубок 2, проходит каналы ротора 6 и статора 7, после чего выводится из излучателя через патрубок 3. При вращении ротора 4 его каналы 6 периодически совпадают с каналами статора 7, что приводит к возбуждению в проточной жидкой среде акустических колебаний. Во внутренней полости статора 5 происходит концентрация акустических колебаний. Так как вся обрабатываемая жидкость проходит через внутреннюю полость статора, где подвергается интенсивному акустическому воздействию, то концентрация акустических колебаний в малом объеме способствует интенсификации химико-технологических процессов.

При равенстве длины канала статора и радиуса внутренней полости статора возможно возникновение стоячей волны. Такой вид колебаний реализуется при кратности длины канала статора и радиуса полости статора 1/4 длине излучаемой волны. Для синфазного излучения волны в полость статора необходимо, чтобы число каналов в статоре было равно числу каналов в роторе.

При вращении ротора на жидкость, проходящую через его каналы, действует центробежная сила, создающая противодавление. Величина противодавления рассчитывается по формуле Эйлера
Pц= 2R2cp,
где - плотность жидкости, кг/м3;
- угловая скорость ротора, рад/с;
Rср - средний радиус ротора, м.

Для предотвращения превышения противодавления давлению в полости ротора необходимо соблюсти условие Pвх > Pц. Исходя из этого условия выбираем
Для того чтобы облегчить прохождение жидкости через каналы ротора, их выполняют наклонными под углом

Исходя из теории лопастных насосов, лопатки в центробежных насосах рекомендуют выполнять под углом , который является углом отклонения вектора скорости истечения жидкости от радиальной прямой при вращении ротора.


Формула изобретения

Акустический излучатель, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем коаксиально цилиндрические ротор и статор с каналами в боковых стенках, причем статор установлен внутри ротора и обрабатываемая жидкость подается со стороны наружной поверхности ротора, отличающийся тем, что длина каналов статора равна радиусу внутренней стенки статора, а каналы в роторе выполняются наклонными к радиусу ротора под углом
= arctgRcpah/Q1
где - угловая скорость ротора, рад./с;
Rср - средний радиус ротора, м;
a - ширина прямоугольного канала ротора, м;
h - высота канала ротора, м;
Q - расход жидкости через излучатель, м3/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии создания ультразвуковых колебаний в жидкостях и может использоваться при ультразвуковой обработке жидкостей

Изобретение относится к гидравлическим системам, использующим протекание жидкостей для создания колебаний потока, и может быть использовано в машиностроении, химической, нефтегазодобывающей, горной промышленности, медицине и других областях народного хозяйства

Изобретение относится к гидродинамической технике для генерации и аккумулирования энергии колебаний в жидкой текучей среде, а именно кавитационной энергии, и может быть использовано для интенсификации теплообменных процессов в жидкой среде с целью ее нагрева, в частности для отопительных систем зданий и сооружений

Изобретение относится к акустическим излучателям, предназначенным для работы в газовых средах, например при подаче звуковых сигналов, а также для интенсификации тепломассообменных процессов, протекающих в газах или на границе газ - жидкость и газ - твердое тело, и может быть использовано в электротифонах, в пищевой промышленности и фармацевтике для интенсификации процессов сушки, в химической и металлургической промышленности для очистки выбросов запыленных газов и т.д
Изобретение относится к технологии создания акустических колебаний в жидкостях и может быть использовано, в частности, при производстве пищевых ароматизаторов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности для очистки сточных вод промышленных предприятий и судов, в дизелестроении для обработки топлив и смазочных масел

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для интенсификации технологических процессов перемешивания, диспергации и отмывки загрязненных фильтрующих материалов в различных отраслях промышленности

Изобретение относится к технике эксперимента, а именно, к способам проведения эксперимента с использованием процессов нелинейной акустики

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в качестве различных вибрационных и виброударных машин для строительства, горной промышленности и других отраслей народного хозяйства, а также в качестве привода для обеспечения возвратно-поступательного движения различных органов машин

Изобретение относится к виброударным устройствам, используемым в горной промышленности и строительстве для уплотнения бетона или насыпного грунта, а также для привода виброконвейеров

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности в виброплощадках, виброконвейерах, виброгрохотах и других устройствах

Изобретение относится к вибрационным устройствам для передачи вибраций в потоке вещества, находящегося под давлением и при повышенной температуре, например, в реакторах, барокамерах и в др

Изобретение относится к вибрационной технике и может применяться в качестве привода рабочего органа для питания алюминиевого электролизера сырьем, а также в других областях промышленности

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности в виброплощадках, виброгрохотах, виброконвейерах и других устройствах

Изобретение относится к вибрационной технике, конкретно к устройствам для возбуждения колебаний, и может быть использовано в производстве строительных материалов, в горной промышленности и других отраслях, где используется вибрация

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности в виброплощадках, вибропитателях, виброгрохотах и других устройствах

Изобретение относится к устройствам химической технологии, работающим в жидкой среде внутри емкостей химических реакторов и других технологических аппаратов с использованием акустических колебаний высокой интенсивности, может быть использовано в химической, нефтяной, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности и предназначено для получения тонких эмульсий, суспензий, насыщенных растворов, гомогенных смесей
Наверх