УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Полезная модель относится к ультразвуковой технике, а именно к устройствам для излучения ультразвуковых колебаний высокой интенсивности и может быть использована при создании ультразвуковых технологических установок, предназначенных для интенсификации технологических процессов в жидких гомогенных и гетерогенных средах ультразвуковыми широкополосными колебаниями кавитационного спектра, и может быть использована для ускорения процессов диспергирования, гомогенизации, экстракции, создания и разделения эмульсий, дегазации, коагуляции, осветления и подобных процессов.
Ультразвуковые излучатели выполняются различной конструкции, наиболее эффективными из которых являются ультразвуковые колебательные системы с увеличенной излучающей поверхностью [1, 2]. Такие излучатели выполняются в виде последовательно соединенных одинаковых по длине модулей ступенчато переменного диаметра. Излучающей поверхностью в этом случае являются участки переходов между участками различного диаметра и сама цилиндрическая поверхность большего диаметра.
Основным недостатком известных колебательных систем является низкий коэффициент полезного действия, обусловленный большой поверхностью излучения с небольшим выходом акустической энергии в обрабатываемые технологические среды для реализации промышленных технологий.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению (прототипом) является ультразвуковой излучатель [3], выполненный в виде стержня, имеющего участки различного диаметра, переходы между которыми выполнены в виде углублений внутрь боковых поверхностей цилиндрических участков большего диаметра, отличающийся тем, что форма углублений имеет вид параболоида вращения.
Ультразвуковой излучатель, принятый за прототип, обладает рядом существенных недостатков, такими как: недостаточная величина амплитуды колебаний излучающих поверхностей полуволновых резонансных модулей, что приводит к снижению эффективности воздействия каждого последующего звена и соответственно снижению эффективности излучения колебательной системы в целом и неравномерности излучения и ультразвуковой обработки вдоль излучателя за счет недостаточной интенсивности излучения; низкий коэффициент полезного действия, обусловленный большой поверхностью излучения с небольшим выходом акустической энергии в обрабатываемые среды; низкие технологические возможности, так как конструкция описываемого излучатель не может быть эффективно использована в технологических процессах обработки взвесей с различными размерами частиц. Таким образом, выявленные недостатки снижают эффективность применения ультразвукового излучателя в составе ультразвукового оборудования, принятого за прототип и ограничивают его функциональные возможности при реализации ультразвуковых технологий, связанных с вводом в технологический объём жидкостей ультразвуковых колебаний высокой интенсивности.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков прототипа и создание ультразвукового излучателя, выполненного в виде стержня, имеющего участки различного диаметра, переходы между которыми выполнены в виде углублений внутрь боковых поверхностей цилиндрических участков большего диаметра, при этом форма углублений имеет вид параболоида вращения, а наружная поверхность соединяющих углубления участков выполнена в виде эллипсоида вращения.
Технический результат полезной модели выражается в создании ультразвукового излучателя, позволяющего обеспечить достаточную величину амплитуды колебаний излучающих поверхностей полуволновых резонансных модулей, что приведёт к повышению эффективности воздействия каждого последующего звена и соответственно повышению эффективности излучения колебательной системы в целом, равномерности излучения и ультразвуковой обработки вдоль излучателя за счёт достаточной интенсивности излучения, высокий коэффициент полезного действия, обусловленный большой поверхностью излучения с увеличенным выходом акустической энергии в обрабатываемые среды, расширенные технологические возможности, так как конструкция предлагаемого ультразвукового излучателя может быть эффективно использована в технологических процессах обработки взвесей с различными размерами частиц. Таким образом, предлагаемые технические решения повышают эффективность применения ультразвукового излучателя, расширяют его функциональные возможности при реализации ультразвуковых технологий, связанных с вводом в технологический объём жидкостей ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, достаточной для обеспечения кавитационного режима воздействия по всему обрабатываемому объёму, позволяющих производить интенсивную обработку жидких сред различной вязкости и дисперсного состава и предназначенной для эффективного решения задач диспергирования, эмульгирования, экстрагирования, очистки в химической, фармацевтической и пищевой промышленностях.
Ультразвуковой излучатель, образуется путем последовательного объединения резонансных модулей в единую деталь. Отдельные полуволновые модули, входящие в состав ультразвукового излучателя, выполнены по определенной конструкции, где переходы между участками различного диаметра излучателя выполнены с переходами формы, выполненными внутрь боковых поверхностей цилиндрических участков большего диаметра, в форме параболоида вращения, при этом наружная поверхность соединяющих углубления участков выполнена в виде эллипсоида вращения.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется фиг. 1-2.
На фиг. 1 показана схема предлагаемой конструкции ультразвукового излучателя в виде четырехполуволнового ультразвукового излучателя.
На фиг. 2 схематично показан полуволновой модуль с переходами формы, выполненными внутрь боковых поверхностей цилиндрических участков большего диаметра, в форме параболоида вращения, при этом наружная поверхность соединяющих углубления участков выполнена в виде эллипсоида вращения.
Предложенная конструкция ультразвукового излучателя позволит повысить коэффициент полезного действия при применении ультразвуковых технологий при воздействии на жидкие среды, расширить технологические возможности применяемого оборудования.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
7
1. Ультразвуковое устройство: пат. 2248850 Российская федерация: МПК B06B 1/06, G01N 29/00. /Н.П. Коломоец, А.А. Новик; заявитель и патентообладатель ООО «Ультразвуковая техника - инлаб». №2004118752/28; заявл. 21.06.2004; опубл. 27.03.2005 Бюл. №9.
2. Ультразвуковая колебательная система: пат.2473400 Российская федерация: МПК B06B 1/06, C2. /В.Н. Хмелев, С.Н. Цыганок, С.В. Левин, С.С. Хмелев; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Центр ультразвуковых технологий». №2473400; заявл. 10.08.2011; опубл. 27.01.2013.
3. Ультразвуковая колебательная система: пат. 138071 Российская федерация: МПК B06B 1/06, C2. /В.Н. Хмелев, С.Н. Цыганок, С.В. Левин, С.С. Хмелев, Кузовников Ю.М.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Центр ультразвуковых технологий». №138071; заявл. 22.10.2013; опубл. 27.02.2014 Бюл. № 6.