Способ генерирования акустических колебаний и устройство для его осуществления

Способ генерирования акустических колебаний и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

07 А1 (19) (111 (511 4 В 06 В 1 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3945060/24-28 (22) 16.08.85 (46) 23.06.87, Бюл. У 23 (72) А.В.Андреев, В.Г.Базаров, В.И.Жданов и Е.Ю,Марчуков (53) 534.232(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 161980 кл ° В 06 В 1/20, 1963, Авторское свидетельство СССР

У 954714, кл. F 23 D 13/40, 1982, (54) СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ И УСТРОЙСТВО @JIB ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 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 повышение 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.

Изобретение относится к акустике, предназначено для получения интенсивных колебаний давления и скорости потока газа или жидкости и может быть использовано в различных отраслях промышленности для интенсификации технологических процессов, Целью изобретения является повышение амплитуды и снижение нелинейных искажений генерируемых колебаний, а также регулирование частоты колебаний.

На фиг, 1 схематично изображено предлагаемое устройство, продольный разрез, на фиг. 2 — схема устройства

Э для регулиррвания частоты колебаний; на фиг. 3 — графики 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 буртом 2, в котором выполнены тангенциальные каналы 3, и крышку 4 с выходным соплом 5. Крьпшка 4 образует с корпусом 1 камеру б 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 б выступы 10.

На выходе из сопла 5 может быть установлен клапан 11.

Б варианте устройства, имеющего возможность регулирования частоты колебаний, оно снабжено трубками 12, коаксиально установленными на торце крышки 4 с воэможностью 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 сос1318307 2 тавляющей скорости Б„(кривая p., фиг ° 3) . Величина W„oïðåäåëëåòñÿ перепадом давления, свойствами текущей среды и профилем проходного сечения камеры 6.

Окружная составляющая скорости W

Р изменяется согласно закону постоянства циркуляции W r = const (кривая

Б, фиг. 3). В местах кольцевых сужений, образованных выступами 10, радиальная скорость W резко увеличиг вается и в 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 ско25 рости Яи, Возмущения И„ распространяются к оси вихря со скоростью

W, амплитуда их изменяется по эакои ну постоянства циркуляции W r и

= const9 и в приосевой области вследствие вязкостных потерь затухаот (кривая В, фиг. 4). Поскольку в камере 6 закручивания укладывается

l несколько полуволн колебаний W, (кривая Г. фиг. 4), в циклонах обычного типа влияния отрицательных и !

35 положительных полуволн WH при интегрировании взаимно уничтожаются, и величина перепада давления на вихре

DP< при стационарной работе. Однако, 40 если радиальную составляющую скорости W увеличить до значения, при котором по радиусу камеры 6 закручивания укладывается одна полуволна колебаний (кривая Д, фиг. 4), то при интегрировании получится значение

5Р меньше нуля. Физически это оэна. чает, что увеличение входной скорости И „ вызывает уменьшение перепада на вихре, т.е. устройство в целом на данной частоте имеет отрицательную 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

KDbHIIKoA 4 и поршнем 13 (фиг. 2) вы1318307

72 зывает растяжение или сжатие полуволн колебания окружной составляющей скорости, что приводит к плавному изменению частоты самовозбуждения колебаний в устройстве. 5

Для дискретного изменения частоты автоколебаний увеличивают радиальную составляющую скорости в местах расположения отрицательной полуволны путем плавного уменьшения проходного сечения для протока рабочей среды.в радиальном 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 зтих аккордов.

Амплитуду генерируемых колебаний можно изменять путем изменения пе- 20 репада давления на устройстве, меняя давление подачи текущей среды.

Для оперативного изменения амплитуды при подаче от постороннего источника можно пользоваться дросселем

9 или клапаном 11.

Если колебания необходимо возбудить в тракте системы подачи, следует пользоваться клапаном 11 и тем самым. обеспечить максимальную акус- 30

I тическую проводимость патрубка 8.

При возбуждении колебаний в пространстве за соплом 5 следует пользоваться для регулирования амплитуды генерирующих колебаний дросселем 9. 35

Формула изобретения

1, Способ генерирования акустических колебаний, заключающийся в 40 том, что поток среды закручивают и подают в осесимметричную полость, обеспечивающую создание в нем отрицательной радиальной составляющей скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения 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, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения 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 крышку, образующую с корпусом камеру закручивания, соединяемую тангенциальными каналами с источником текущей среды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения амплитуды и снижения нелинейных искажений генерируемых колебаний, на торцевых поверхностях крышки и корпуса, обращенных одна к другой, выполнены концентричные относительно оси камеры выступы. ч. Устройство по и. 3, о т л и .— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регулирования частоты колебаний, выступы выполнены в виде трубок, коаксиально установленных на торце крышки с возможностью осевого перемещения относительно одна другой и фиксации, и поршня, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения.

1318307

Ящ gg

RHx

Составитель А.Состин

Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник

Редактор И.Николайчук

Заказ 2454/7

Тираж 437 . Подписное

БНИИПИ 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