ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к акустическим устройствам, предназначенным для создания звуковых волн высокой интенсивности, применяемых при создании вибрационного горения.
Известно устройство пульсирующего горения [Авторское свидетельство СССР №1456702, F 23 С 11/04, 07.02.89, Бюл. №5], включающее камеру сгорания, патрубок подачи газовоздушной струи, запальник, завихрители в форме эллипса, установленные на оси, смещенной от поперечной оси камеры сгорания. К существенному недостатку этого устройства следует отнести то, что завихрители установлены непосредственно в камере сгорания, следовательно, они подвергаются интенсивному термическому воздействию и срок их эксплуатации невелик. Кроме того, наличие в корпусе камеры сгорания двух и более завихрителей требует точной настройки и соблюдения определенных геометрических параметров расположения эллипсов по длине камеры.
Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство, включающее в себя электровентилятор, упругий элемент прямоугольной формы длиной 0,5 м., играющий роль механического прерывателя воздушного потока [Майер В. В. Простыв опыты со струями и звуком. - М: Наука, 1985, 125 с]. Упругий элемент устанавливается от электровентилятора на расстоянии 0,3 м. Причем его плоскость расположена горизонтально, а ось перпендикулярна оси потока воздуха, натекающего от электровентилятора Упругий элемент жестко закреплен с обоих концов.
Недостатками данного устройства является то, что в нем отсутствует воздуховод (резонаторный контур). Создаваемый за прерывателем поток
воздуха, не имея векторной направленности, рассеивается, и как следствие, теряется мощность и снижается пульсационная составляющая скорости. Кроме того, в данном устройстве прерыватель закрепляется с обоих концов, что не позволяет эффективно использовать энергию струи для ее возмущения.
Техническая задача - разработка высокоэффективного устройства для создания пульсирующего потока воздуха с низкой частотой пульсации и высокой амплитудой пульсации давления.
Предложена полезная модель, включающая в себя электровентилятор, упругий элемент, отличающийся тем, что к электродвигателю вентилятора подключен частотный регулятор, для изменения частоты вращения электродвигателя, снабжен воздуховодом, выполняющим функции резонаторного контура и сменными эластичными флажками, играющими роль механического прерывателя воздушного потока при создании звуковых колебании, крепящимися консольно внутри резонаторного контура.
Предлагаемая полезная модель позволяет генерировать звуковые колебания высокой интенсивности в воздушном потоке, создаваемом электровентилятором. Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство содержит воздуховод, являющийся резонаторным контуром. Внутри воздуховода устанавливается флажок, играющий роль механического прерывателя воздушного потока. Под действием потока воздуха, нагнетаемого электровентилятором, флажок начинает колебательные движения, попеременно открывая - закрывая половину площади поперечного сечения воздуховода. Включенный в схему частотный регулятор позволяет изменять скорость воздушного потока, которая прямопропорциональна частоте колебания флажка. Изменяя скорость вращения электровентилятора, подбирается такая частота колебания флажка при наложении которой на собственную частоту резонаторного контура возникает максимальная амплитуда пульсации давления воздушного потока.
Описываемая полезная модель поясняется схемой, приведенной на фигуре 1. Она включает в себя корпус воздуховода 1, флажок 2, электровентилятор 3, частотный регулятор 4.
Устройство работает следующим образом. Электровентилятором 3 воздух нагнетается в воздуховод 1. Под действием напора воздуха флажок 2 начинает совершать колебательное движение, перекрывая тем самым половину площади поперечного сечения воздуховода с определенной частотой. Таким образом, на выходе из воздуховода 1 поток воздуха истекает в пульсирующем режиме с частотой пульсации пропорциональной частоте колебательного движения флажка 2. Варьировать частотой пульсации воздуха можно изменением частоты вращения электровентилятора 3. Расходные характеристики электровентилятора 3 заранее тарируются. Регулятором частоты 4 электровентилятор 3 настраивается на требуемый расход нагнетаемого воздуха.
Пример конкретного выполнения
Устройство используется для интенсификации процесса горения в установке, предназначенной для сжигания твердых отходов. На фигуре 2 схематично изображена установка, состоящая из дымовой трубы 1, реактора 2, люка для загрузки отходов 3, колосников 5, зольника 6, воздуховода 7, фляжка 8, электровентилятора с частотным регулятором 9.
Устройство работает следующим образом. Сжигаемые отходы загружаются в реактор 2 через люк 3. Поджигание отходов осуществляется от факела пламени через загрузочный люк. После возгорания отходов включается электровентилятор 9 и частотным регулятором настраивается на рабочий режим. Струя воздуха, взаимодействуя с флажком, раскачивает его с определенной частотой пропорциональной скорости струи. Создается пульсирующий поток, частота которого совпадает с собственной частотой
резонаторного контура и с максимальной амплитудой пульсации давления направляется в камеру сгорания, создавая в ней вибрационное горение.
Таким образом, газодинамический генератор звуковых колебаний создает пульсации давления высокой интенсивности на дискретной частоте в определенном диапазоне ее изменения с наименьшей энергией воздушной струи.