УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР АЭРОЗОЛЯ

Полезная модель относится к области распыления жидкостей с применением ультразвуковых колебаний и может быть использована в медицине и быту для увлажнения воздуха и дезинфекции помещений, а также в хранилищах сочной сельскохозяйственной продукции как источник высокодисперсного водяного аэрозоля для увлажнения вентиляционного потока и как генератор аэрозоля из водных растворов фунгицидов, регуляторов роста и иных агрохимикатов, используемых в хранилищах.
Известен ультразвуковой генератор аэрозоля, содержащий аэрозольную камеру, состоящую из верхней и нижней частей, и подпитывающее устройство, состоящее из герметичной емкости и системы трубопроводов, причем в нижней части аэрозольной камеры расположен, по крайней мере, один ультразвуковой преобразователь, выполненный в виде служащего одновременно емкостью для рабочей жидкости цилиндрического стакана, в днище преобразователя герметично закреплен ультразвуковой излучатель, представляющий собой пьезоэлемент и имеющий форму сегмента полусферы, в боковой стенке или в днище нижней части аэрозольной камеры выполнено входное отверстие для воздуха, снабженное вентилятором, в верхней части камеры вертикально над ультразвуковым излучателем и соосно с ним расположен канал для выхода аэрозоля, выполненный в виде трубы, нижний срез которой расположен выше уровня жидкости, при этом герметичная емкость подпитывающего устройства расположена за пределами аэрозольной камеры (1).
Недостатком указанного устройства является повышенная энергоемкость из-за использования в качестве канала для выхода аэрозоля - трубы. Канал такой конфигурации создает излишнее гидравлическое сопротивление воздушному и аэрозольному потоку, а также оказывает стесняющее воздействие на расширяющееся при движении «облако» аэрозоля, в результате чего капли оседают на стенке канала, происходит неполный вынос аэрозоля, снижается производительность и повышается энергоемкость. Недостатком также является невозможность работы подпитывающего устройства непосредственно от напорного водопровода.
Цель полезной модели - снижение энергоемкости, а также расширение сферы применения.
Указанная цель достигается тем, что в ультразвуковом генераторе аэрозоля, содержащем аэрозольную камеру, состоящую из верхней и нижней частей, и подпитывающее устройство, при этом в нижней части камеры расположен, по крайней мере, один ультразвуковой преобразователь, выполненный в виде служащего одновременно емкостью для рабочей жидкости цилиндрического стакана, в днище преобразователя герметично закреплен ультразвуковой излучатель, представляющий собой пьезоэлемент и имеющий форму сегмента полусферы, в боковой стенке или в днище нижней части аэрозольной камеры выполнено входное отверстие для воздуха, снабженное вентилятором, в верхней части камеры вертикально над ультразвуковым излучателем и соосно с ним расположен канал для выхода аэрозоля, нижний срез которого расположен выше уровня рабочей жидкости, канал для выхода аэрозоля выполнен в виде единого патрубка, состоящего из верхнего и нижнего участков, при этом нижний участок канала выполнен в виде конфузора и имеет длину, не превышающую расстояние по вертикали от плоскости нижнего среза канала до начала зоны аэрозолеобразования в фонтане рабочей жидкости, а верхний участок канала выполнен в виде диффузора, подпитывающее устройство содержит гидроклапан с входным и выходным штуцерами, систему управления гидроклапаном, содержащую поплавок с магнитом и датчик уровня жидкости, а также блок включения гидроклапана, причем гидроклапан закреплен на внутренней стенке верхней части аэрозольной камеры, его входной штуцер выведен через отверстие в стенке камеры наружу, а выходной штуцер выпускным отверстием сообщен с рабочей жидкостью, поплавок с магнитом установлен с возможностью перемещения вверх-вниз вдоль направляющего стержня квадратного поперечного сечения, закрепленного на периферии днища преобразователя, датчик уровня жидкости закреплен на стенке ультразвукового преобразователя, блок включения гидроклапана расположен на днище нижней части аэрозольной камеры.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг.1, где представлен вертикальный разрез ультразвукового генератора аэрозоля.
Ультразвуковой генератор аэрозоля имеет аэрозольную камеру, состоящую из нижней 1 и верхней 2 частей. В нижней части 1 расположен ультразвуковой преобразователь 3, выполненный в виде служащего одновременно емкостью для рабочей жидкости 4 цилиндрического стакана. В днище преобразователя 3, в центральной его части, герметично установлен пьезоэлектрический ультразвуковой излучатель 5, имеющий форму сегмента полусферы. На периферии днища преобразователя закреплен вертикальный стержень 6 квадратного поперечного сечения, который является направляющей для поплавка 7. На последнем закреплен постоянный магнит 8, который обращен в сторону датчика 9 уровня жидкости, установленного на стенке ультразвукового преобразователя 3. На днище нижней части 1 аэрозольной камеры размещен блок 10 включения гидроклапана 11. В боковой стенке или днище (не показано) нижней части 1 аэрозольной камеры имеется входное отверстие 12 для воздуха, снабженное вентилятором 13.
В верхней части 2 аэрозольной камеры над преобразователем 3 и соосно с ним расположен канал для выхода аэрозоля, выполненный в виде единого патрубка, состоящего из верхнего 14 и нижнего 15 участков, при этом нижний участок канала выполнен в виде конфузора, длина которого не превышает расстояние по вертикали от плоскости нижнего среза канала до начала зоны аэрозолеобразования в фонтане 16 рабочей жидкости 4, а верхний участок канала выполнен в виде диффузора. При этом нижний срез канала для выхода аэрозоля расположен выше уровня рабочей жидкости 4. На внутренней стенке верхней части 2 аэрозольной камеры расположен гидроклапан 11 подпитывающего устройства, имеющий входной 17 и выходной 18 штуцеры, причем входной штуцер 17 выведен через отверстие в стенке камеры наружу, а выходной штуцер 18 своим выпускным отверстием сообщен с рабочей жидкостью 4.
Устройство работает следующим образом.
От электрического генератора (не показан) сигнал определенной частоты подается на пьезоэлектрический излучатель 5. При этом электрические сигналы преобразуются в механические колебания ультразвуковой частоты, иными словами - в ультразвуковые волны. Последние вследствие сферической формы излучателя фокусируются в одной точке, положение которой определяет уровень рабочей жидкости. В результате этого на поверхности жидкости в месте выхода пучка ультразвуковых волн наблюдается так называемый ультразвуковой фонтан 16, с поверхности средней и верхней части которого происходит образование высокодисперсного аэрозоля. При работе вентилятора 13, внутри аэрозольной камеры создается воздушный поток, который, проходя через конфузор 15 и диффузор 14, уносит с собой наружу практически весь образующийся аэрозоль.
Благодаря наличию подпитывающего устройства, содержащего элементы 7, 8, 9, 10 и 11, уровень рабочей жидкости в стакане преобразователя автоматически поддерживается постоянным. Автоматическое регулирование осуществляется следующим образом. По мере уноса аэрозоля уровень жидкости 4 уменьшается относительно некоторого рабочего значения. Вместе с тем, поплавок 7 с магнитом 8 перемещаются вниз вдоль направляющей 6, приближаясь к датчику 9 уровня. Как только магнит 8 достигает зоны действия датчика 9, последний подает сигнал на блок 10, который подает напряжение на ранее закрытый гидроклапан 11. Последний открывается, и подпитывающая жидкость поступает в стакан преобразователя 3 в количестве, гораздо превышающем производительность ультразвукового генератора аэрозоля. Уровень жидкости 4 увеличивается, поплавок 7 с магнитом 8 перемещаются вверх вдоль направляющей 6, удаляясь от датчика 9 уровня. Как только магнит 8 покидает зону действия датчика 9, сигнал к блоку 10 исчезает, гидроклапан 11 обесточивается и перекрывает подачу подпитывающей воды. Далее цикл повторяется.
Выполнение в ультразвуковом генераторе аэрозоля канала для выхода аэрозоля в виде единого патрубка, состоящего из верхнего и нижнего участков, причем нижний участок выполнен в виде конфузора и имеет длину, не превышающую расстояние по вертикали от плоскости нижнего среза канала до начала зоны аэрозолеобразования в фонтане рабочей жидкости, а верхний участок выполнен в виде диффузора, позволяет, во-первых, уменьшить гидравлическое сопротивление входящему в канал воздушному потоку и выходящему из канала потоку аэрозоля, снижая, тем самым энергозатраты на создание воздушного потока, во-вторых, сократить стесняющее воздействие канала на расширяющееся при движении «облако» аэрозоля, уменьшая, тем самым, возможность контактирования аэрозоля со стенками канала и увеличивая его вынос, что в совокупном эффекте приводит к снижению энергоемкости. Изменение конструкции подпитывающего устройства позволяет расширить область использования ультразвукового генератора, так как имеется возможность осуществлять подпитку, как от резервуара самотеком, так и от напорного трубопровода, причем в том и другом случае уровень рабочей жидкости поддерживается автоматически.
Источник информации
1. Патент РФ №2254934, кл. В05 В17/06, 2004 г.