АКУСТИЧЕСКИЙ АКТИВАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к средствам акустического воздействия на поток текучей среды и активации при транспортировании жидкостей или пульп, суспензий, паст по трубопроводам и может быть использовано в строительной, гидрометаллургической, химической, топливной и других отраслях промышленности.
Известен гидродинамический излучатель, используемый для дробления примесей в потоке жидкости (Неволин В.Г., Поздеев О.В. «Акустическое воздействие в технологических процессах при добыче нефти», г.Пермь. - ПермНИПИнефть. - 1991. - С.34-36), состоящий из сопла и отражателя, соединенных резонирующими стержнями, выполненными в виде пустотелых цилиндров с прорезанными вдоль образующих пазами. Гидродинамический излучатель устанавливают в трубопроводе таким образом, чтобы жидкость поступала в сопло, а затем на отражатель.
Данное устройство не обеспечивает получения устойчивых автоколебаний для эффективного перемешивания компонентов за счет диспергирования примесей в текучей среде и их эмульгирования, что объясняется наличием пороговых скоростей движения жидкости, при которых и начинает работать гидродинамический излучатель как генератор звука.
8
Наиболее близким к предлагаемому и принятым в качестве прототипа является устройство для воздействия на поток текучей среды - акустический активационный генератор (пат. RU 2215202, MПКF15D 1/02, опубл. 2003 г.), содержащий корпус, в котором установлены направляющий аппарат и резонансные элементы, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату.
Такой генератор обеспечивает возникновение интенсивных автоколебания в результате колебательного движения консольных частей резонансных пластин. Закрученная турбулентная струя текучей среды, обтекая резонансные пластины, попадет в зоны отрыва потока, что вызывает перепады давления на свободных поверхностях и внутри потока и, как следствие, приводит к кавитации. При движении текучей среды, загрязненной твердыми и жидкими нерастворимыми примесями, в акустическом поле, создаваемом резонансными пластинами, и за счет кавитационного воздействия происходит диспергирование твердых примесей и эмульгирование жидких нерастворимых примесей.
Однако интенсивность колебаний, возникающих при работе такого генератора недостаточна и как следствие недостаточная эффективность диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение интенсивность колебаний и получение устойчивых автоколебаний для обеспечения эффективного диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей.
Поставленная задача решается за счет усовершенствования акустического активационного генератора, содержащего корпус, в котором установлены направляющий аппарат и резонирующие элементы, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату.
Это усовершенствование заключается в том, что резонирующие элементы выполнены в виде стержней с ассиметричной клиновидной заточкой с образованием большей и меньшей граней на консольном торце, а направляющий аппарат содержит сопла с выходными отверстиями, при этом стержни расположены напротив выходных отверстий сопел.
Такое выполнение генератора обеспечивает устойчивые автоколебания стержней. Это объясняется поперечным изгибом стержней при подаче струи через сопла диска за счет разложения на продольную и поперечную составляющие силы выходящей из сопел струи при взаимодействии с гранями консольного торца резонирующих элементов.
Кроме того, большие грани на консольном торце всех стержней могут быть направлены в одну сторону, что повышает интенсивность колебаний за счет самосинхронизации колебаний всех стержней.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый акустический активационный генератор, продольный разрез, на фиг.2 - выходной диск с консольными стержнями.
Акустический активационный генератор содержит корпус 1, в котором установлены направляющий аппарат 2 и резонирующие элементы, консольная часть которых обращена к направляющему аппарату 2. Резонирующие элементы выполнены в виде стержней 3 с ассиметричной клиновидной заточкой с образованием на консольном торце большей и меньшей граней 4 и 5 соответственно. Направляющий аппарат 2 содержит сопла 6 с выходными отверстиями. Стержни 3 смонтированы на выходном диске 7, имеющем сквозные выходные отверстия 8. Угол клиновидной заточки стержней 3 определяется экспериментально для каждого вида текучей среды из расчета создания устойчивых автоколебаний стержней 3. Стержни 3 расположены напротив выходных отверстий сопел 6. В приведенном на фиг.2 варианте большие грани 4 на консольном торце всех стержней 3 направлены в одну сторону.
Акустический активационный генератор для диспергирования примесей в текучей трубопроводе между подводящей и отводящей трубами так, чтобы поток текучей среды поступал в направляющий аппарат - в сопла 6, которые ускоряют текучую среду и находящиеся в ней примеси. Поток текучей среды, обтекая стержни 3, вызывает их поперечный изгиб за счет разложения на продольную и поперечную составляющие силы выходящей из сопел струи при взаимодействии с гранями 4 и 5 консольного торца резонирующих элементов - стержней 3. Таким образом, поток текучей среды натекает на стержни 3, вызывая в них интенсивные автоколебания консольных частей, в результате которых возникают акустические колебания. Поток текучей среды, обтекая стержни 3, попадет в зоны отрыва потока, что вызывает значительные перепады давления на свободных поверхностях и внутри потока и, как следствие, приводит к кавитации. При движении текучей среды с твердыми частицами в акустическом поле, создаваемом стержнями 3, и за счет кавитационного воздействия происходит диспергирование и измельчение твердых частиц и эмульгирование жидких нерастворимых примесей, повышающее эффективность смешения компонентов, а также происходит акустическая активация всей подвижной среды. Расположение стержней, при котором большие грани 4 на консольном торце всех стержней 3 направлены в одну сторону, повышает интенсивность колебаний за счет самосинхронизации колебаний всех стержней 3.
В случае использования газовой фазы, которая поступает в подающий трубопровод, в направляющий аппарат подается трехкомпонентная смесь, которая, проходя через сопла 6, натекает на стержни 3 и возникающее акустическое поле обеспечивает возможность получения трехкомпонентных смесей с высокой степенью однородности и дисперсности с одновременным протеканием процессов измельчения твердых частиц и акустической активации текучей среды. Добавление газовой фазы в необходимом количестве обеспечивает снижение порога кавитации, что, прежде всего, необходимо в случае применения акустического воздействия на высокодисперсные концентрированные подвижные системы, и повышение эффективности от протекания процесса сонолиза.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели повышает интенсивность колебаний и обеспечивает получение устойчивых автоколебаний для эффективного диспергирования примесей в текучей среде и эмульгирования жидких примесей.