RU168404U1

RU168404U1 - ACOUSTIC RADIATOR

Info

Publication number: RU168404U1
Application number: RU2016136514U
Authority: RU
Inventors: Павел Викторович Булат; Николай Васильевич Продан; Отто Николаевич Засухин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Проблемная лаборатория "Турбомашины"
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-02-01

Abstract

Полезная модель относится к акустике, в частности к оборудованию для генерирования акустических колебаний, создаваемых пульсациями среды в высокоскоростной струе. Акустический излучатель содержит полый корпус, к торцам которого прикреплены гильза и стакан. Полости корпуса, стакана и гильзы образуют резонирующую полость. Механизм регулирования объема резонирующей полости выполнен в виде штока и установленного в полости стакана с возможностью перемещения поршня, скрепленного с концом штока. На наружной поверхности штока выполнена резьба. Устройство также содержит оснащенный выходным соплом ресивер, к полости которого подведены установленные в корпусе газоходы. Излучатель снабжен втулкой, прикрепленной к свободному торцу гильзы, а также проставкой, выполненной в виде трубки, расположенной в полости гильзы и зафиксированной в ней обращенными друг к другу торцами корпуса и втулки с образованием между наружной образующей трубки и внутренней поверхностью гильзы кольцевой полости. Сопло размещено в полости проставки, а по образующей проставки у ее торца, обращенного к втулке, выполнены входные отверстия, связывающие полость проставки с кольцевой полостью. У торца проставки, обращенного к корпусу, выполнены выходные отверстия, связывающие кольцевую полость с резонирующей полостью. Технический результат - расширение области использования акустического излучателя. 2 ил.The invention relates to acoustics, in particular, to equipment for generating acoustic vibrations created by pulsations of a medium in a high-speed jet. The acoustic emitter contains a hollow body, to the ends of which a sleeve and a glass are attached. The cavities of the body, glass and sleeve form a resonating cavity. The mechanism for controlling the volume of the resonating cavity is made in the form of a rod and a glass installed in the cavity with the possibility of moving the piston fastened to the end of the rod. A thread is made on the outer surface of the stem. The device also contains a receiver equipped with an output nozzle, to the cavity of which the flues installed in the housing are connected. The emitter is equipped with a sleeve attached to the free end of the sleeve, as well as a spacer made in the form of a tube located in the cavity of the sleeve and fixed in it with the ends of the housing and the sleeve facing each other with the formation of an annular cavity between the outer generatrix of the tube and the inner surface of the sleeve. The nozzle is located in the cavity of the spacer, and along the generatrix of the spacer at its end facing the sleeve, inlet openings are made connecting the cavity of the spacer with the annular cavity. At the end of the spacer facing the housing, there are outlet openings connecting the annular cavity with the resonating cavity. The technical result is the expansion of the field of use of an acoustic emitter. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для генерирования акустических колебаний, создаваемых пульсациями среды в высокоскоростной струе, и может быть использована в тех областях, где возникает необходимость в применении регулируемых интенсивных звуковых колебаний в открытом пространстве, в замкнутых и полузамкнутых объемах, например, в металлургической отрасли для упрочнения поверхностных слоев металлических изделий.The utility model relates to equipment for generating acoustic vibrations generated by pulsations of a medium in a high-speed jet, and can be used in areas where it becomes necessary to use controlled intense sound vibrations in open space, in closed and semi-closed volumes, for example, in the metallurgical industry for hardening of the surface layers of metal products.

Известен газоструйный излучатель, содержащий оснащенный воздухопроводом корпус, в котором установлены сопло и резонатор, выполненный в виде стакана, сопло и резонатор расположены в корпусе соосно и таким образом, что их общая ось проходит через фокус сферического отражателя, образованного в корпусе.A gas-jet emitter is known, comprising a housing equipped with an air duct, in which a nozzle and a resonator made in the form of a cup are installed, the nozzle and resonator are coaxial in the housing and so that their common axis passes through the focus of a spherical reflector formed in the housing.

В процессе работы газоструйного излучателя рабочая среда -компрессорный воздух под давлением 0,05-0,6 МПа подается по воздухопроводу на вход сопла. Воздух проходит через сопло и поступает в резонатор. На участке сопло - резонатор генерируются звуковые волны, которые отражаются от отражателя. Основная несущая частота генерирования волн регулируется подбором глубины полости резонатора.In the process of operation of a gas-jet emitter, the working medium — compressor air under a pressure of 0.05–0.6 MPa — is supplied through an air duct to the nozzle inlet. Air passes through the nozzle and enters the resonator. At the nozzle-cavity section, sound waves are generated that are reflected from the reflector. The main carrier frequency of wave generation is controlled by the selection of the cavity cavity depth.

(см. патент РФ №1571856, кл. В06В 1/20, 1995 г.).(see RF patent No. 1571856, CL B06B 1/20, 1995).

В результате анализа выполнения известного излучателя необходимо отметить, что в его конструкции не предусмотрена возможность плавного регулирования частоты генерирования излучаемых звуковых волн, что значительно сокращает область его использования.As a result of the analysis of the implementation of the known emitter, it should be noted that its design does not provide for the possibility of smooth regulation of the frequency of generation of emitted sound waves, which significantly reduces the scope of its use.

Известен акустический излучатель, содержащий полый корпус, к одному из торцов которого пристыкован стакан, а к другому - втулка. Сообщенные друг с другом полости корпуса, стакана и втулки образуют резонирующую полость. В стакане с возможностью перемещения размещен поршень, предназначенный для регулирования объема резонирующей полости. В корпусе размещен ресивер, к входу которого подведены пропущенные через отверстия корпуса газоходы, а выход ресивера размещен в резонирующей полости, ограниченной на выходе диафрагмой. К выходному торцу ресивера присоединена гильза, в которой размещен стержень, установленный в гильзе посредством упругих опорных колец. На торце стержня закреплена шайба, образующая с торцом гильзы кольцевой зазор, являющийся выходом ресивера.Known acoustic emitter containing a hollow body, to one of the ends of which the glass is docked, and to the other - the sleeve. Communicated with each other, the cavity of the housing, cup and sleeve form a resonating cavity. In the glass with the possibility of movement placed a piston designed to regulate the volume of the resonating cavity. A receiver is placed in the housing, to the inlet of which the flues passed through the openings of the housing are connected, and the output of the receiver is placed in a resonating cavity bounded by the diaphragm at the outlet. A sleeve is attached to the output end of the receiver, in which a rod is installed, installed in the sleeve by means of elastic support rings. A washer is fixed at the end of the rod, forming an annular gap with the end of the sleeve, which is the output of the receiver.

В процессе работы излучателя в ресивер через газоходы подают под давлением рабочую среду (воздух), которая через кольцевой зазор между торцом гильзы и шайбой истекает из ресивера, образуя струю. Струя натекает на диафрагму, которая разделяет поток рабочей среды на две части. Одна часть поступает в резонирующую полость, другая часть истекает в окружающее пространство. Истекающая струя отделяет резонирующую полость от окружающего пространства и ее можно считать замкнутой.During operation of the emitter, a working medium (air) is supplied to the receiver through the gas ducts under pressure, which flows through the annular gap between the end of the sleeve and the washer from the receiver, forming a jet. The jet flows onto the diaphragm, which divides the flow of the working medium into two parts. One part enters the resonating cavity, the other part flows into the surrounding space. The outflowing jet separates the resonant cavity from the surrounding space and can be considered closed.

Так как часть рабочей среды попадает в резонирующую полость, то давление в ней возрастает. Рост давления обусловлен увеличением количества рабочей среды при постоянном объеме резонирующей полости. За счет того, что давление с одной стороны струи (со стороны резонирующей полости) больше, чем давление с другой стороны (со стороны окружающей среды), струя из-за силы, возникающей в результате разности давлений, смещается в сторону окружающей среды. Смещение струи будет происходить до тех пор, пока рабочая среда, вытекающая из кольцевой щели, не прекратит поступать в резонирующую полость, и из этой полости рабочая среда не начнет эжектироваться и уноситься струей в окружающее пространство. Из-за уноса среды из резонирующей полости давление в ней начнет уменьшаться и в определенный момент станет ниже, чем давление в окружающем пространстве. За счет того, что давление с одной стороны струи (со стороны резонирующей полости) меньше, чем давление с другой стороны (со стороны окружающей среды), струя, из-за силы, возникающей в результате разности давлений, смещается в сторону резонирующей полости. Такое смещение струи будет происходить до тех пор, пока давление в ней не станет равным давлению в окружающей среде, после чего, процесс начнет повторяться. За счет описанного повторяющегося колебания струи в окружающее пространство из излучателя будет истекать пульсирующий поток с интенсивным акустическим излучением и определенной основной дискретной частотой.Since part of the working medium enters the resonating cavity, the pressure in it increases. The pressure increase is due to an increase in the amount of the working medium with a constant volume of the resonating cavity. Due to the fact that the pressure on one side of the jet (from the side of the resonating cavity) is greater than the pressure on the other side (from the side of the environment), the jet is shifted towards the environment due to the force arising from the pressure difference. The displacement of the jet will occur until the working medium flowing out of the annular gap stops entering the resonating cavity, and from this cavity the working medium does not begin to be ejected and carried away by the jet into the surrounding space. Due to the entrainment of the medium from the resonating cavity, the pressure in it will begin to decrease and at a certain moment will become lower than the pressure in the surrounding space. Due to the fact that the pressure on one side of the jet (from the side of the resonating cavity) is less than the pressure on the other side (from the side of the environment), the jet, due to the force arising from the pressure difference, is shifted towards the resonating cavity. Such a displacement of the jet will occur until the pressure in it becomes equal to the pressure in the environment, after which the process begins to repeat. Due to the described repeated oscillations of the jet, a pulsating stream with intense acoustic radiation and a certain basic discrete frequency will flow out from the emitter into the surrounding space.

Частота и амплитуда генерируемых резонатором акустических колебаний зависит от объема резонирующей полости. Увеличение ее объема приводит к уменьшению частоты и увеличению амплитуды колебаний, т.к. требуется больше времени для наполнения полости рабочей средой. И наоборот, уменьшение объема полости приводит к увеличению частоты и уменьшению амплитуды колебаний, т.к. требуется меньше времени для наполнения полости. Таким образом, возможность регулирования объема резонирующей полости обеспечивает работу устройства в широких диапазонах амплитудно-частотных характеристик.The frequency and amplitude of the acoustic oscillations generated by the resonator depends on the volume of the resonating cavity. An increase in its volume leads to a decrease in frequency and an increase in the amplitude of oscillations, since it takes more time to fill the cavity with the working medium. Conversely, a decrease in the volume of the cavity leads to an increase in the frequency and a decrease in the amplitude of the oscillations, because less time is required to fill the cavity. Thus, the ability to control the volume of the resonating cavity ensures the operation of the device in wide ranges of amplitude-frequency characteristics.

(см. патент РФ на полезную модель №146440, кл. В06В 1/20, 2014 г.)(see RF patent for utility model No. 146440, class B06B 1/20, 2014)

В результате анализа известного акустического излучателя необходимо отметить, что он, в отличие от приведенного выше, обеспечивает возможность регулирования работы в широких диапазонах амплитудно-частотных характеристик за счет регулирования объема резонирующей полости. Однако для известного излучателя характерны и недостатки. Первый из них заключается в сложности регулирования расхода рабочей среды и отсутствии возможности плавного его регулирования при заданных амплитудно-частотных характеристиках. Максимальный расход обусловлен величиной кольцевой щели, так как площадь проходного сечения в ней минимальна относительно всего тракта подвода рабочей среды. Для регулирования расхода рабочей среды изменяется величина зазора кольцевой щели, при увеличении требуемого расхода через резонатор величина зазора кольцевой щели увеличивается, и при определенном значении площадь проходного сечения кольцевой щели становиться больше площади проходного сечения ресивера, в связи с чем для дальнейшего увеличения расхода рабочей среды необходимо менять ресивер. Расход газа, в свою очередь, напрямую влияет на мощность акустического излучения.As a result of the analysis of the known acoustic emitter, it should be noted that, in contrast to the above, it provides the ability to regulate the operation in wide ranges of amplitude-frequency characteristics by adjusting the volume of the resonating cavity. However, the known emitter is also characterized by disadvantages. The first of them consists in the difficulty of regulating the flow rate of the working medium and the lack of the possibility of its smooth regulation at given amplitude-frequency characteristics. The maximum flow rate is due to the size of the annular gap, since the passage area in it is minimal relative to the entire supply path of the working medium. To regulate the flow rate of the working medium, the size of the gap of the annular gap changes, with an increase in the required flow through the resonator, the gap of the annular gap increases, and at a certain value, the area of the passage section of the ring gap becomes larger than the area of the passage section of the receiver, and therefore, to further increase the flow rate of the working medium change the receiver. Gas consumption, in turn, directly affects the power of acoustic radiation.

Другим существенным недостатком известного акустического излучателя является сложность подвода сжатого газа к кольцевому зазору, так как в полости ресивера находится стержень с опорными кольцами, препятствующими прохождению газа. Для обеспечения максимального расхода газа требуется увеличение максимальной величины проходного сечения полости ресивера, что достигается путем использования опорных колец с минимальной толщиной стенок и стержня с минимальным диаметром поперечного сечения, что приводит к снижению надежности устройства. Если требуется увеличение максимального расхода газа через резонатор, то требуется увеличивать размеры ресивера и компонентов, расположенных в его полости, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик устройства. Все это снижает диапазон регулирования параметров работы излучателя.Another significant disadvantage of the known acoustic emitter is the difficulty of supplying compressed gas to the annular gap, since in the cavity of the receiver there is a rod with support rings that impede the passage of gas. To ensure maximum gas flow rate, an increase in the maximum passage area of the receiver cavity is required, which is achieved by using support rings with a minimum wall thickness and a rod with a minimum cross-sectional diameter, which reduces the reliability of the device. If you want to increase the maximum gas flow through the resonator, then you need to increase the size of the receiver and the components located in its cavity, which leads to an increase in the overall dimensions of the device. All this reduces the range of regulation of the parameters of the emitter.

Известен генератор ударных волн, содержащий, полый корпус, к одному из торцов которого пристыкован стакан, а к другому - втулка. Внутренние объемы корпуса, стакана и втулки образуют резонирующую полость. В стакане с возможностью перемещения размещен поршень, предназначенный для регулирования объема резонирующей полости. В полости корпуса посредством опорного кольца закреплен ресивер, к полости которого подведены газоходы, пропущенные через выполненные в корпусе радиальные отверстия. Для обеспечения герметичности полости корпуса в радиальных отверстиях корпуса установлены уплотнительные втулки, опирающиеся на уплотнительные шайбы. К торцу ресивера присоединено сопло. В полости гильзы, у ее свободного торца расположена трубка, смонтированная в гильзе посредством опорного кольца, закрепленного в полости гильзы.Known generator of shock waves, containing a hollow body, to one of the ends of which the glass is docked, and to the other - the sleeve. The internal volumes of the housing, cup and sleeve form a resonating cavity. In the glass with the possibility of movement placed a piston designed to regulate the volume of the resonating cavity. A receiver is fixed in the housing cavity by means of a support ring, to the cavity of which gas ducts are passed through the radial openings made in the housing. To ensure the tightness of the housing cavity in the radial openings of the housing, sealing sleeves are installed based on the sealing washers. A nozzle is attached to the end of the receiver. In the cavity of the sleeve, at its free end, there is a tube mounted in the sleeve by means of a support ring fixed in the cavity of the sleeve.

В процессе работы генератора через газоходы в ресивер подают под давлением рабочую среду, которая через сопло истекает из ресивера, образуя струю, поступающую в полость гильзы. Давление среды в ресивере должно быть таким, чтобы реализовался колебательный режим ее течения. На таком режиме происходит изменение ударно-волновой структуры струи. При таком течении газа образуется перемещающийся по резонирующей полости газовый диск Маха, который двигается в сторону трубки. В момент достижения газового диска Маха торца трубки, происходит его отсечение от резонирующей полости, после чего внутри трубки перемещается к ее выходу отсеченный диск Маха в виде ударной волны. В результате из трубки истекает поток рабочей среды в виде ударных волн, размеры которых совпадают с размерами внутренней полости трубки. Частота, с которой ударные волны рабочей среды истекают из устройства, зависит от частоты колебательного течения в резонирующей полости. Увеличение объема данной полости приводит к уменьшению частоты образования ударных волн вследствие более медленного опорожнения полости за счет эжекционных свойств струи. И наоборот, уменьшение ее объема приводит к увеличению частоты образования ударных волн вследствие более быстрого опорожнения полости за счет эжекционных свойств струи рабочей среды. Управление частотными характеристиками генератора происходит за счет регулирования объема резонирующей полости.In the process of operation of the generator, the working medium is supplied through the gas ducts to the receiver under pressure, which flows through the nozzle from the receiver, forming a stream entering the sleeve cavity. The pressure of the medium in the receiver must be such that the oscillatory mode of its flow is realized. In this mode, the shock wave structure of the jet changes. With such a gas flow, a Mach gas disk moving along the resonating cavity is formed, which moves towards the tube. At the moment of reaching the Mach gas disk end of the tube, it is cut off from the resonating cavity, after which the cut-off Mach disk in the form of a shock wave moves to its exit. As a result, the flow of the working medium in the form of shock waves flows out of the tube, the dimensions of which coincide with the dimensions of the internal cavity of the tube. The frequency with which the shock waves of the working medium flow out of the device depends on the frequency of the oscillatory flow in the resonating cavity. An increase in the volume of this cavity leads to a decrease in the frequency of formation of shock waves due to a slower emptying of the cavity due to the ejection properties of the jet. Conversely, a decrease in its volume leads to an increase in the frequency of formation of shock waves due to faster emptying of the cavity due to the ejection properties of the working medium jet. The frequency response of the generator is controlled by adjusting the volume of the resonating cavity.

(см. патент РФ на полезную модель №154734 кл. F15B 21/12, В06В 1/02, 2014 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent for utility model No. 154734 class. F15B 21/12, B06B 1/02, 2014) - the closest analogue.

Как показал сравнительный анализ данного решения и предыдущего аналога, резонатор рассматриваемого решения обладает более простой конструкцией и не содержит элементов внутри полости ресивера, что расширяет диапазон расхода газа, проходящего через резонатор, при сравнимых массогабаритных характеристиках и без необходимости вносить значительные изменения в конструкцию устройства.As a comparative analysis of this solution and the previous analogue showed, the resonator of the considered solution has a simpler design and does not contain elements inside the receiver cavity, which expands the range of gas flow through the resonator, with comparable weight and size characteristics and without the need to make significant changes to the design of the device.

К недостаткам данного генератора ударных волн следует отнести узкий диапазон по частоте возбуждаемых колебаний и частоте следования ударных волн. Это обусловлено тем, что возвратный поток рабочей среды, образующийся в результате натекания струи на стенку канала и разделения на поток с направлением, совпадающим с направлением течения в струе, и поток с обратным направлением (возвратный поток) недостаточен для интенсивного наполнения резонирующей полости, так как большая часть рабочей среды вытекает в окружающее пространство и не используется в процессе возбуждения колебаний. Для регулирования частоты следования ударных волн и их интенсивности в этом устройстве используется два параметра: полное давление в ресивере и объем донной области. В связи с тем, что колебания возникают только в узком диапазоне полных давлений и частот возможности донной области для расширения этого частотного диапазона в полной мере не используются.The disadvantages of this generator of shock waves include a narrow range in the frequency of the excited oscillations and the repetition rate of shock waves. This is due to the fact that the return flow of the working medium resulting from the leakage of the jet onto the channel wall and separation into the flow with a direction coinciding with the direction of the flow in the jet, and the flow with the reverse direction (return flow) are insufficient for intensive filling of the resonant cavity, since most of the working medium flows into the environment and is not used in the process of excitation of vibrations. To control the repetition rate of shock waves and their intensity in this device, two parameters are used: the total pressure in the receiver and the volume of the bottom region. Due to the fact that oscillations occur only in a narrow range of total pressures and frequencies, the possibilities of the bottom region to expand this frequency range are not fully used.

Технический результат полезной модели заключается в расширении области использования акустического излучателя за счет увеличения диапазона частотных характеристик, которое обеспечивается путем увеличения расхода газа в возвратном потоке, направленном в резонирующую полость.The technical result of the utility model is to expand the field of use of the acoustic emitter by increasing the range of frequency characteristics, which is achieved by increasing the gas flow rate in the return flow directed to the resonating cavity.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в акустическом излучателе, содержащем полый корпус, к торцам которого прикреплены гильза и стакан, с образованием полостями корпуса, стакана и гильзы резонирующей полости, механизм регулирования объема резонирующей полости, выполненный в виде штока и установленного в полости стакана с возможностью перемещения поршня, скрепленного с концом штока, на наружной поверхности которого выполнена резьба, которой шток ввинчен в резьбовое отверстие, выполненное в дне стакана, размещенный в корпусе и оснащенный выходным соплом ресивер, к полости которого подведены установленные в корпусе газоходы, новым является то, что излучатель дополнительно оснащен втулкой, прикрепленной к свободному торцу гильзы, а также проставкой, выполненной в виде трубки, расположенной в полости гильзы и зафиксированной в ней обращенными друг к другу торцами корпуса и втулки с образованием между наружной образующей трубки и внутренней поверхностью гильзы кольцевой полости, сопло размещено в полости проставки, а по образующей проставки у ее торца, обращенного к втулке, выполнены входные отверстия, связывающие полость проставки с кольцевой полостью, а у торца проставки, обращенного к корпусу, выполнены выходные отверстия, связывающие кольцевую полость с резонирующей полостью.The specified technical result is ensured by the fact that in the acoustic emitter containing a hollow body, to the ends of which a sleeve and a glass are attached, with the cavities of the body, glass and sleeve of the resonating cavity being formed, a mechanism for regulating the volume of the resonating cavity, made in the form of a rod and installed in the glass cavity with the ability to move the piston fastened to the end of the rod, on the outer surface of which a thread is made, with which the rod is screwed into a threaded hole made in the bottom of the glass, placed in the receiver and the receiver equipped with the outlet nozzle, to the cavity of which the flues installed in the case are connected, is new that the emitter is additionally equipped with a sleeve attached to the free end of the sleeve, as well as a spacer made in the form of a tube located in the sleeve cavity and fixed inverted to each other by the ends of the housing and the sleeve with the formation between the outer generatrix of the tube and the inner surface of the sleeve of the annular cavity, the nozzle is placed in the cavity of the spacer, and along the generatrix of the spacer at its end, facing the sleeve, inlet openings are made connecting the spacer cavity with the annular cavity, and at the end of the spacer facing the housing, outlet openings are made connecting the annular cavity with the resonating cavity.

Образованная коаксиальная полость канала обратной связи позволяет менять расход газа в донной области, т.е. менять расходные характеристики при натекании хвоста струи на внутреннюю поверхность проставки. При этом рабочая среда с линии натекания границы струи попадает в канал обратной связи и, истекая через выходные отверстия, увеличивает расход рабочей среды, поступающей в донную область резонирующей полости, и уменьшая, тем самым, разряжение в этой области. Нестационарный процесс циркуляции газа через канал обратной связи вызывает колебания и позволяет использовать большее количество газа в целом для создания колебаний потока в устройстве.The formed coaxial cavity of the feedback channel allows you to change the gas flow in the bottom region, i.e. change the flow characteristics when the tail tail flows onto the inner surface of the spacer. In this case, the working medium from the leakage line of the jet boundary enters the feedback channel and, flowing out through the outlet openings, increases the flow rate of the working medium entering the bottom region of the resonating cavity, and thereby reducing the discharge in this region. The non-stationary process of gas circulation through the feedback channel causes oscillations and allows you to use a larger amount of gas in general to create flow oscillations in the device.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which:

- на фиг. 1 - представлен акустический излучатель, осевой разрез;- in FIG. 1 - presents an acoustic emitter, axial section;

- на фиг. 2 - графики изменения давления рабочей среды в резонирующей полости «А» Р_А от его подаваемого давления P₀. Значения давлений представлены в безразмерном виде.- in FIG. 2 - graphs of changes in the pressure of the working medium in the resonating cavity "A" P _And from its supplied pressure P ₀ . Pressure values are presented in dimensionless form.

Акустический излучатель содержит стакан 1, полый корпус 2, гильзу 3. Стакан 1 и гильза 3 одним из своих торцов прикреплены к торцам корпуса 2. Стакан и гильза соединены с корпусом таким образом, что их внутренние объемы образуют единую полость «А» - резонирующую полость.The acoustic emitter contains a glass 1, a hollow body 2, a sleeve 3. The glass 1 and the sleeve 3 are attached to the ends of the housing one of its ends 2. The glass and the sleeve are connected to the housing so that their internal volumes form a single cavity “A” - a resonating cavity .

Монтаж гильзы 3 на корпусе 2 и стакана 1 на корпусе 2 может быть осуществлен различным известным образом, например, посредством резьбового или фланцевого соединения.The installation of the sleeve 3 on the housing 2 and the glass 1 on the housing 2 can be carried out in various known ways, for example, by means of a threaded or flange connection.

Акустический излучатель оснащен механизмом регулирования объема резонирующей полости «А», выполненным в виде размещенного с возможностью перемещения в полости стакана 1 поршня 4 и соединенного с ним концом штока 5. На штоке 5 по наружной поверхности выполнена резьба, которой он ввинчен в резьбовое отверстие, выполненное в дне стакана 1. На другом конце штока 5, находящемся вне полости стакана, закреплен элемент вращения штока (например, рукоятка) 6.The acoustic emitter is equipped with a mechanism for regulating the volume of the resonant cavity “A”, made in the form of a piston 4 placed with the possibility of moving in the cavity of the cup 1 and connected to it by the end of the rod 5. On the rod 5, a thread is made on the outer surface by which it is screwed into the threaded hole made in the bottom of the glass 1. At the other end of the stem 5, located outside the cavity of the glass, a rod rotation element (for example, a handle) 6 is fixed.

В корпусе 2 смонтирован ресивер 7, к полости которого подведены газоходы 8, пропущенные через выполненные в корпусе радиальные отверстия. Для обеспечения герметичности полости корпуса в радиальных отверстиях корпуса установлены уплотнительные втулки 9, опирающиеся на уплотнительные шайбы 10.A receiver 7 is mounted in the housing 2, to the cavity of which the gas ducts 8 are passed through the radial openings made in the housing. To ensure the tightness of the cavity of the housing in the radial holes of the housing are installed sealing sleeves 9, based on the sealing washers 10.

Ресивер 7 закреплен в корпусе 2 посредством опорного кольца 11.The receiver 7 is fixed in the housing 2 by means of a support ring 11.

К торцу ресивера 7 присоединено сопло 12. Установка сопла 12 на ресивере 7 может быть осуществлена различным известным образом, например, посредством резьбового соединения или прессовой посадки.A nozzle 12 is connected to the end of the receiver 7. The nozzle 12 can be mounted on the receiver 7 in various known ways, for example, by means of a threaded connection or a press fit.

К свободному торцу гильзы 3 прикреплена втулка 13.A sleeve 13 is attached to the free end of the sleeve 3.

Внутри гильзы 3 имеется проставка 14, выполненная в виде трубки. Проставка зафиксирована между торцами корпуса 2 и втулки 13. При монтаже проставки 14, она, после установки в заданное положение, поджимается торцом втулки 13 к торцу корпуса 2 за счет ее перемещения в осевом направлении при притягивании винтами втулки к гильзе 3. Проставка 14 расположена в полости гильзы 2 таким образом, что ее наружная образующая и внутренняя поверхность гильзы образуют полость кольцевой формы (кольцевую полость). Сопло 12 расположено в полости проставки 14.Inside the sleeve 3 there is a spacer 14, made in the form of a tube. The spacer is fixed between the ends of the housing 2 and the sleeve 13. When mounting the spacers 14, it, after being installed in the set position, is pressed by the end of the sleeve 13 to the end of the housing 2 due to its axial movement when the screws pull the sleeve to the sleeve 3. The spacer 14 is located in the cavity of the sleeve 2 in such a way that its outer generatrix and the inner surface of the sleeve form a cavity of an annular shape (an annular cavity). The nozzle 12 is located in the cavity of the spacer 14.

Между внутренней поверхностью стакана 1 и внешней поверхностью поршня 4 установлены уплотнительные кольца 15. Корпус 2 и гильза 3 скреплены друг с другом посредством винтов 16.O-rings 15 are installed between the inner surface of the cup 1 and the outer surface of the piston 4. The housing 2 and the sleeve 3 are fastened to each other by screws 16.

На образующей проставки 14 у каждого ее торца выполнены сквозные отверстия 17 и 18, которые сообщают полость с внутренним объемом проставки 14. Отверстия 17 расположены со стороны торца втулки 13 и являются входными отверстиями, предназначенными для поступления рабочей среды в образованную кольцевую полость. Отверстия 18 расположены со стороны торца корпуса 2 и являются выходными отверстиями, предназначенными для поступления рабочей среды из кольцевой полости в резонирующую полость.On the generatrix of the spacer 14, through each of its end faces, through holes 17 and 18 are made which communicate with the internal volume of the spacer 14. The holes 17 are located on the side of the end face of the sleeve 13 and are inlet openings for the working medium to enter the formed annular cavity. The holes 18 are located on the side of the end face of the housing 2 and are the outlet openings for receiving the working medium from the annular cavity into the resonating cavity.

Образованная кольцевая полость с боковых сторон ограничена обращенными друг к другу торцами корпуса 2 и втулки 13 и по своей выполняемой функции является каналом обратной связи.The formed annular cavity on the sides is limited by the ends of the housing 2 and the sleeve 13 facing each other and, by its function, is a feedback channel.

Данный канал обратной связи соединяет внутреннюю полость излучателя, расположенную за выходным срезом сопла 12 с резонирующей полостью «А». Наличие входных 17 и выходных 18 отверстий обеспечивает течение рабочей среды по каналу обратной связи в обратном, относительно истекающего из сопла 12 газа направлении, в направлении резонирующей полости «А». Входные отверстия 17 наиболее целесообразно выполнять таким образом, чтобы во время работы излучателя в их зоне находилась линия натекания границы сверхзвуковой струи рабочей среды, истекающей из сопла 12 на внутреннюю поверхность проставки 14.This feedback channel connects the internal cavity of the emitter located behind the output section of the nozzle 12 with the resonant cavity "A". The presence of inlet 17 and outlet 18 openings ensures the flow of the working medium through the feedback channel in the reverse direction, relative to the gas flowing out of the gas nozzle 12, in the direction of the resonant cavity “A”. Inlet openings 17 are most expediently designed so that during operation of the emitter in their area there is a leakage line of the boundary of a supersonic jet of the working medium flowing from the nozzle 12 onto the inner surface of the spacer 14.

Акустический излучатель работает следующим образом.The acoustic emitter operates as follows.

Перед началом работы осуществляют настройку акустического излучателя на заданный режим работы.Before starting work, the acoustic emitter is tuned to the specified operating mode.

Основными характеристиками акустического излучателя являются частота и интенсивность генерируемого акустического поля. Параметры акустического поля задаются давлением подаваемой рабочей среды P₀ и вылетом штока 5, определяющим положение поршня 4 в полости стакана 1 и, следовательно, объем резонирующей полости «А». Зная требуемые параметры акустического поля, определяют необходимую величину давления подачи рабочей среды и вылет штока 5, определяющий объем резонирующей полости «А». Определение данных параметров осуществляется по известным методикам и не представляет сложностей для специалистов.The main characteristics of an acoustic emitter are the frequency and intensity of the generated acoustic field. The parameters of the acoustic field are set by the pressure of the supplied working medium P ₀ and the rod 5, which determines the position of the piston 4 in the cavity of the cup 1 and, therefore, the volume of the resonating cavity "A". Knowing the required parameters of the acoustic field, determine the required pressure of the working medium and the rod 5, which determines the volume of the resonating cavity "A". The determination of these parameters is carried out by known methods and is not difficult for specialists.

В процессе работы акустического излучателя через газоходы 8 в ресивер 7 подают под давлением рабочую среду (например, воздух от компрессора - не показан), которая через сопло 12 истекает из ресивера 7, образуя питающую струю, поступающую через сопло 12 в полость проставки 14. Давление рабочей среды в ресивере изменяют до тех пор, пока линия натекания внешней границы струи не будет находиться в области входных отверстий 17 проставки 14, что является условием для возникновения колебаний рабочей среды в излучателе.In the process of operation of the acoustic emitter through the flues 8, a working medium is supplied under pressure to the receiver 7 (for example, air from the compressor is not shown), which flows through the nozzle 12 from the receiver 7, forming a supply stream entering through the nozzle 12 into the spacer cavity 14. Pressure the working medium in the receiver is changed until the leakage line of the outer boundary of the stream is in the region of the inlet openings 17 of the spacer 14, which is a condition for oscillations of the working medium in the emitter.

Таким образом, истекая из сопла 12, граница струи натекает на внутреннюю поверхность втулки 13, а затем, по мере увеличения давления подаваемой рабочей среды, линия натекания смещается в сторону проставки 14 и в определенный момент линия натекания струи располагается на внутренней поверхности проставки 14 в зоне отверстий 17, в результате чего рабочая среда с линии натекания струи через отверстия 17 начинает поступать в канал обратной связи через входные отверстия 17, образуя течение в направлении к резонирующей полости «А». Из канала обратной связи рабочая среда через выходные отверстия 18 поступает в резонирующую полость «А».Thus, flowing out of the nozzle 12, the jet boundary flows onto the inner surface of the sleeve 13, and then, as the pressure of the supplied working medium increases, the leakage line shifts toward the spacer 14 and, at a certain moment, the jet leakage line is located on the inner surface of the spacer 14 in the zone holes 17, as a result of which the working medium from the leakage line of the jet through the holes 17 begins to enter the feedback channel through the inlet holes 17, forming a flow towards the resonating cavity “A”. From the feedback channel, the working medium through the outlet 18 enters the resonant cavity "A".

Отбор рабочей среды через канал обратной связи происходит до тех пор, пока давление в резонирующей полости «А» не превысит давление в питающей струе, после чего, в результате разности давлений, струя рабочей среды начнет смещаться в сторону окружающей среды. Смещение струи будет происходить до тех пор, пока рабочая среда, истекающая из сопла 12, не прекратит поступать в полость «А» (газ с границы натекания струи, по мере ее смещения, перестанет попадать в канал с обратной связью), и из полости «А» рабочая среда начнет эжектироваться и уноситься струей в окружающее пространство. Из-за уноса среды из полости «А» давление в ней начнет уменьшаться и в определенный момент станет ниже, чем давление в окружающем пространстве. За счет того, что давление с одной стороны струи (со стороны полости «А») меньше, чем давление с другой стороны (со стороны окружающей среды), струя, из-за силы, возникающей в результате разности давлений, смещается в сторону полости «А». Смещение струи в сторону полости «А» будет происходить до тех пор, пока ее границы не достигнут входных отверстий канала с обратной связью, после чего, процесс начнет повторяться. За счет описанного повторяющегося процесса колебания струи в окружающее пространство из излучателя будет истекать пульсирующий поток рабочей среды с интенсивным акустическим излучением и определенной основной дискретной частотой.The selection of the working medium through the feedback channel occurs until the pressure in the resonating cavity "A" exceeds the pressure in the supply stream, after which, as a result of the pressure difference, the stream of the working medium begins to shift towards the environment. The displacement of the jet will occur until the working medium flowing out of the nozzle 12 stops flowing into the cavity "A" (the gas from the boundary of the leakage of the jet, as it moves, will no longer enter the channel with feedback), and from the cavity " A "working environment will begin to be ejected and carried away by the jet into the surrounding space. Due to the entrainment of the medium from the cavity "A", the pressure in it will begin to decrease and at a certain moment will become lower than the pressure in the surrounding space. Due to the fact that the pressure on one side of the jet (from the side of the cavity "A") is less than the pressure on the other side (from the side of the environment), the jet, due to the force arising from the pressure difference, is shifted towards the cavity " BUT". The displacement of the jet in the direction of the cavity "A" will occur until its boundaries reach the inlet openings of the feedback channel, after which the process will begin to repeat. Due to the described repeated process of oscillation of the jet into the surrounding space from the emitter, a pulsating flow of the working medium with intense acoustic radiation and a certain basic discrete frequency will flow.

В процессе колебаний рабочей среды внутри излучателя происходит изменение давления в резонирующей полости «А» Р_А. Зависимость давления Р_А от подаваемого давления рабочей среды P₀ представлена на графиках (фиг. 2), на которых верхняя линия соответствует максимальному значению давления Р_А в колебательном процессе, а нижняя линия соответствует минимальному значению давления Р_А. Разность между максимальным и минимальным значениями Р_А соответствует амплитуде колебаний. Малые значения амплитуды соответствуют высокочастотным колебаниям давления Р_А, которые не представляют практического интереса в рамках рассматриваемого излучателя. Большие значения амплитуды соответствуют низкочастотным колебаниям давления Р_А. На графике представлены результаты для двух излучателей: пунктирной линией обозначена зависимость изменения давления Р_А для излучателя без канала обратной связи, такая конструкция соответствует наиболее близкому аналогу, сплошной линией обозначена зависимость изменения давления Р_А для излучателя с каналом обратной связи, такая конструкция соответствует заявленной полезной модели. Наличие канала обратной связи обеспечивает низкочастотное акустическое излучение на тех режимах, где оно отсутствует для устройств без канала обратной связи, что значительно расширяет область использования заявленного акустического излучателя.In the process of oscillations of the working medium inside the emitter, a change in pressure occurs in the resonating cavity “A” P _A. The dependence of the pressure P _A on the supplied pressure of the working medium P ₀ is shown in the graphs (Fig. 2), in which the upper line corresponds to the maximum value of pressure P _A in the oscillatory process, and the lower line corresponds to the minimum value of pressure P _A. The difference between the maximum and minimum values of P _And corresponds to the amplitude of the oscillations. Small amplitude values correspond to high frequency pressure variations P _A, which are of no practical interest within the considered transmitter. Higher values correspond to low frequency amplitude fluctuations of pressure P _A. The graph shows the results for two emitters: the dashed line indicates the dependence of the pressure change Р _А for the radiator without the feedback channel, this design corresponds to the closest analogue, the solid line indicates the dependence of the pressure change Р _А for the radiator with the feedback channel, this design corresponds to the declared useful models. The presence of a feedback channel provides low-frequency acoustic radiation in those modes where it is not available for devices without a feedback channel, which greatly expands the scope of the claimed acoustic emitter.

Claims

An acoustic emitter comprising a hollow body, to the ends of which a sleeve and a cup are attached to form cavities of a body, a cup and a sleeve of a resonating cavity, a volume control mechanism of the resonant cavity made in the form of a rod and installed in the glass cavity with the possibility of moving the piston fastened to the end of the rod , a thread is made on the outer surface of the stem, with which the stem is screwed into the threaded hole made in the bottom of the cup, placed in the housing and equipped with an outlet nozzle, to the cavity of which The gas ducts installed in the housing are summed up, characterized in that the emitter is additionally equipped with a sleeve attached to the free end of the sleeve, as well as a spacer made in the form of a tube located in the cavity of the sleeve and fixed in it by the ends of the housing and the sleeve with the formation between the outer generatrix of the tube and the inner surface of the sleeve of the annular cavity, the nozzle is placed in the cavity of the spacer, and the inlet openings are made along the generatrix of the spacer at its end facing the sleeve, cavity spacer with the annular cavity, and at an end of the spacer facing the housing discharge opening, connecting annular cavity resonating cavity.