RU2001696C1

RU2001696C1 - Ultrasonic rod radiator

Info

Publication number: RU2001696C1
Authority: RU
Inventors: Виталий Львович Тарасов; Владимир Александрович Родионов; Александр Дмитриевич Яковлев
Original assignee: Тарасов Виталий Львович; Родионов Владимир Александрович; Яковлев Александр Дмитриевич
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-10-30

Abstract

Изобретение относитс к механике СВЧ и может быть использовано дл передачи ультразвуковой энергии в жидкие среды. Сущность: содержит стержневой волновод с канавками на боковой поверхности , выполненными в виде кольцевых проточек , и с глухими отверсти ми, каждое из которых пересечено двум соседними канавками и двум выступами, образованными ими, при этом каждый выступ пересечен хот бы одним глухим отверстием , глубина KC;V.J:O, . :с, и., ,,,,5ины канавки, а расположены они на боковой поверхности излучател в шахматном пор дке. Стенки канавок выполнены рельефными. Така конструкци эффективна дл турбулизации потока среды, что обеспечивает повышение времени его прохождени в зоне действи ультразвуковых колебаний. 3 зпф-лы 2 ипThe invention relates to microwave mechanics and can be used to transfer ultrasonic energy to liquid media. SUBSTANCE: contains a rod waveguide with grooves on the side surface made in the form of annular grooves and with blind holes, each of which is crossed by two adjacent grooves and two ledges formed by them, each protrusion being crossed by at least one blind hole, depth KC ; VJ: O,. : s, and., ,,,, 5 grooves, and they are located on the side surface of the radiator in a checkerboard pattern. The walls of the grooves are embossed. Such a construction is effective for turbulizing a medium flow, which provides an increase in its transit time in the zone of action of ultrasonic vibrations. 3 cpfs 2 ip

Description

э uh

2323

с:with:

Изобретениеотноситс к механике СВЧ и может быть использовано дл передачи ультразвуковой энергии в жидкие среды.The invention relates to microwave mechanics and can be used to transfer ultrasonic energy to liquid media.

Известен ультразвуковой стержневой излучатель, содержащий стержневой волно- вод, на внешней боковой поверхности которого выполнены канавки, расположенные по встречно-направленным винтовым лини м , выбранный в качестве прототипа.A known ultrasonic rod emitter containing a rod waveguide, on the outer side surface of which there are grooves arranged in opposite directions of the helical lines, is selected as a prototype.

Недостатками данной формы излучате- л вл ютс низкий коэффициент передачи звуковых колебаний в среду, особенно при работе в потоке среды, т.к. из-за малого сопротивлени в пограничном слое излучател , вызванного микроколебани ми его по- перхности, поток начинает двигатьс по пути наименьшего сопротивлени , т.е. вдоль одной винтовой канавки, а в местах пересечени с другой винтовой канавкой образуетс застойна зона среды, не участ- чующа в движении потока. Малое врем прохождени потока среды не позвол ет достаточно полно передать ей энергию ультразвуковых колебаний стержневогоThe disadvantages of this form of the emitter are the low transmission coefficient of sound vibrations in the medium, especially when working in a medium flow, because due to the low resistance in the boundary layer of the radiator caused by microoscillations of its surface, the flow begins to move along the path of least resistance, i.e. along one helical groove, and at the intersection with the other helical groove, a stagnant zone of the medium is formed that is not involved in the flow. The short transit time of the medium flow does not allow fully transmitting to it the energy of ultrasonic vibrations of the rod

излучател ,emitter

Цель изобретени - повышение функциональных возможностей путем обеспечени эффективного использовани в потоке среды, а также повышение коэффициента передачи звуковых колебаний среде. The purpose of the invention is to increase the functionality by ensuring efficient use in the flow of the medium, and also to increase the transmission coefficient of sound vibrations of the medium.

Цель достигаетс тем, что в известном ультразвуковом излучателе, содержащем стержневой волновод с канавками на боковой поверхности, последние выполнены в виде кольцевых проточек и дополнительно на боковой поверхности выполнены глухие отверсти , каждое из которых пересечено двум соседними канавками и двум выступами , образованными ими, при этом каждый выступ полностью пересечен хот бы одним глухим отверстием, глубина которого больше глубины канавки, а расположены глухие отверсти на боковой поверхности излучател в шахматном пор дке. Стенки канавок выполнены рельефными.The goal is achieved in that in a known ultrasonic emitter containing a rod waveguide with grooves on the side surface, the latter are made in the form of annular grooves and additionally blind holes are made on the side surface, each of which is intersected by two adjacent grooves and two protrusions formed by them, while each protrusion is completely crossed by at least one blind hole, the depth of which is greater than the depth of the groove, and blind holes are located on the side surface of the radiator in a checkerboard pore kyo. The walls of the grooves are embossed.

Сопоставительный анализ с прототипом позвол ет сделать вывод, что за вл емый ультразвуковой излучатель отличаетс выполнением формы боковой его поверхности в виде кольцевых проточек, пересечен- ных определенным образом глухими отверсти ми, глубина которых больше глубины кольцевых проточек и стенки которых выполнены рельефными. Таким образом за вл емое техническое решение соответст- .вует критерию новизна. Анализ известных технических решений в исследуемой области строительного производства позвол ет сделать вывод об отсутствии в них признаков , сходных с существенными отличительComparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed ultrasonic emitter differs in the form of its lateral surface in the form of annular grooves intersected in a certain way by blind holes, the depth of which is greater than the depth of the annular grooves and whose walls are embossed. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of novelty. An analysis of the known technical solutions in the studied area of construction production allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to significant distinguishing features

5 0 fifty

55

00

5 0 55 0 5

0 5 0 5

ными признаками в за вл емом ультразвуковом стержневом излучателе, и признать за вл емое решение соответствующим критерию существенные отличи .signs in the declared ultrasonic rod emitter, and to recognize significant differences as the declared solution in accordance with the criterion.

На фиг. 1 показана конструкци стержневого излучател ; на фиг. 2 показан вариант выполнени стержневого излучател с рельефными стенками кольцевых канавок.In FIG. 1 shows the construction of a rod radiator; in FIG. Figure 2 shows an embodiment of a rod radiator with embossed walls of annular grooves.

Излучатель содержит стержневой волновод 1 с кольцевыми канавками 2, образующими кольцевые выступы 3, и электромеханический преобразователь 4, соединенный с торцовой частью стержневого волновода 1, на боковой поверхности которого выполнены глухие отверсти 5, расположенные вдоль четырех образующих ее в шахматном пор дке, при этом диаметрально противоположные глухие отверсти 5 расположены на одном уровне, а каждое из них пересечено двум соседними кольцевыми канавками 2 и двум выступами, образованными ими. Таким образом каждый выступ 3 стержневого волновода 1 пересечен глухими отверсти ми 5 в двух местах полностью. Глубина глухих отверстий 5 больше глубины кольцевых канавок 2, а на боковых стенках последних выполнены углублени 6 в виде радиально расположенных лунок, придающих стенкам рельефную форму.The emitter includes a rod waveguide 1 with annular grooves 2 forming annular protrusions 3, and an electromechanical transducer 4 connected to the end part of the rod waveguide 1, on the lateral surface of which there are blind holes 5 located along four staggered it, while diametrically opposite blind holes 5 are located at the same level, and each of them is intersected by two adjacent annular grooves 2 and two protrusions formed by them. Thus, each protrusion 3 of the rod waveguide 1 is completely crossed by blind holes 5 in two places. The depth of the blind holes 5 is greater than the depth of the annular grooves 2, and the recesses 6 are made on the side walls of the latter in the form of radially located holes, giving the walls a relief shape.

Излучатель работает следующим образом . Стержневой волновод 1 под действием ультразвуковых колебаний, возбуждаемых в электромеханическом преобразователе 4, совершает микроперемещени , передава энергию жидкой среде, в которую помещен стержневой волновод 1. При прохождении потока жидкой среды от свободного конца стержневого волновода 1 в сторону электромеханического преобразовател 4 поток проходит от одной кольцевой канавки 2 к другой через полость глухих отверстий 5 и мимо углублений 6, испытыва резкие ускорени в узких каналах на входе в полость глухих отверстий 5 и резкие торможенир на выходе из нее, обусловленные резким увеличением объема и наличием застойной зоны в полости выступа 3, расположенной против движени потока среды. Кроме того, поток среды резко измен ет направление движени как в плоскости развертки боковой поверхности стержневого волновода 1, так и в перпендикул рном направлении из- за резкого изменени глубины проходного канала на стыке кольцевых канавок 2 с глухими отверсти ми 5 При таком сложном движении поток жидкой среды турбулизиру- етс . скорость его движени замедл етс и происходит перемешивание жидкости как за счет передачи ультразвуковых колебаний , так и за счет турбулизации, причем вли ние первого фактора усиливаетс из-за повышени времени нахождени жидкости в зоне действи ультразвуковых колебаний, что и позвол ет повысить коэффициент передачи звуковых колебаний среде как за счет пр мого действи их на жидкость, так и косвенного воздействи за счет турбулизации потока.The emitter operates as follows. The rod waveguide 1, under the action of ultrasonic vibrations excited in the electromechanical transducer 4, performs micromovements, transferring energy to the liquid medium in which the rod waveguide 1 is placed. When the liquid medium flows from the free end of the rod waveguide 1 to the side of the electromechanical transducer 4, the flow passes from one ring grooves 2 to another through the cavity of the blind holes 5 and past the recesses 6, experiencing sharp accelerations in narrow channels at the entrance to the cavity of the blind holes 5 and sharp ormozhenir at its exit caused by a sharp increase in volume and the presence of dead space in the cavity of the projection 3 placed against fluid flow. In addition, the medium flow sharply changes the direction of motion both in the scan plane of the lateral surface of the rod waveguide 1 and in the perpendicular direction due to a sharp change in the depth of the passage channel at the junction of the annular grooves 2 with blind holes 5 With such a complex movement, the liquid flow the environment is turbulized. its speed slows down and fluid mixing occurs both due to the transmission of ultrasonic vibrations and due to turbulization, and the influence of the first factor is enhanced due to the increased residence time of the fluid in the zone of action of ultrasonic vibrations, which allows to increase the transmission coefficient of sound vibrations medium both due to their direct effect on the liquid and indirect effect due to turbulence in the flow.

Испытани предложенной конструкции ультразвукового стержневого излучател показали, что он эффективно работает и в неподвижной и в подвижной жидкой среде и позвол ет в последнем случае повысить КПД по излучаемой экусти еской энергии почти на 30%.Tests of the proposed design of an ultrasonic rod radiator have shown that it works efficiently in both a stationary and a mobile liquid medium and, in the latter case, makes it possible to increase the efficiency in terms of emitted acoustic energy by almost 30%.

(56) Авторское свидетельство СССР № 716181, кл. В 06 В 1/06, 1977. (56) Copyright certificate of the USSR No. 716181, cl. B 06 B 1/06, 1977.

Claims

1. An ultrasonic rod radiator comprising a rod waveguide with grooves on the side surface and protrusions formed by them, characterized in that blind holes are made on the side surface of the waveguide, each of which is intersected by two adjacent grooves made in the form of ring grooves and two protrusions , each of which is completely crossed by at least one blind hole.

2. The emitter according to claim 1, wherein the depth of the blind hole is greater than the depth of the groove.

3. A radiator according to claims 1 and 2, characterized in that the blind holes on the side surface are staggered.

4. A radiator according to claims 1 to 3, characterized in that the walls of the grooves are embossed.

Put./