Ультразвуковий випромінювач

1. Ультразвуковий випромінювач, виконаний у формі видовженого тіла обертання навколо повздовжньої осі, довжина якого кратна половинній довжині хвилі ультразвукових коливань, що складається з хвилеводу та секції для монтажу перетворювача, який відрізняється тим, що хвилевід має форму полого циліндру або полого зрізаного конусу, співвісного повздовжній осі, з різьбленням, виконаним по всій довжині хвилеводу на його зовнішній і внутрішній поверхні, причому хвилевід має наскрізні отвори, виконані у радіальному напрямі відносно повздовжньої осі. 2. Ультразвуковий випромінювач за п. 1, який відрізняється тим, що кріплення хвилеводу до секції для монтажу перетворювача здійснюють з можливістю заміни хвилеводу. U 2 (19) 1 3 вздовжніх коливань на відстані  / 4 один від одного, де  - довжина хвилі повздовжніх коливань. Товщина хвилеводів згинальних коливань, розташованих у пучності повздовжніх коливань, становить  / 15 . Товщина хвилеводів згинальних коли / 18 . Загальна довжина вань дорівнює випромінювача кратна  / 2 і становить 5  7  / 2 . Хвилеводи з'єднані через трансформатор коливань з набором п'єзоелектричних елементів. Відомий пристрій має торцеву випромінюючу поверхню та зони створення кавітації по поверхні випромінювача. Проте зазначений пристрій має досить складну конструкцію. Крім того ділянки хвилеводу, на яких з'являється кавітація, обмежуються границею переходу товщини хвилеводу  / 15   / 18 . Задача корисної моделі полягає у створенні ультразвукового випромінювача такої конструкції, при якій досягалася б максимальна віброшвидкість коливань хвилеводу по всій його довжині. Поставлена задача вирішується таким чином, що конструкція ультразвукового випромінювача, виконаного у формі видовженого тіла обертання навколо повздовжньої осі, довжина якого кратна половинній довжині хвилі ультразвукових коливань, що складається з хвилеводу та секції для монтажу перетворювача, у відповідності з винаходом передбачає, що хвилевід має форму полого циліндру або полого зрізаного конусу, співвісного повздовжній осі, з різьбленням, виконаним по всій довжині хвилеводу на його зовнішній і внутрішній поверхні, причому хвилевід має наскрізні отвори, виконані у радіальному напрямі відносно повздовжньої осі. Згідно з корисною моделлю кріплення хвилеводу до секції для монтажу перетворювача здійснюють з можливістю заміни хвилеводу. Це дозволяє підбирати потрібні хвилеводи для різних технологічних процесів або замінювати кородуючі хвилеводи на нові. Корисною моделлю також передбачено, що різьблення на зовнішній і внутрішній поверхнях хвилеводу виконані з кроком від 0,25 до 6,00 мм у вигляді стандартної різьби (для спрощення технології виготовлення) або у вигляді кілець, причому профіль канавок різьблення може бути трикутним, трапецієподібним або прямокутним. Різьблення з кроком менше 0,25 мм або більше 6,00 мм призводить до значного зменшення кавітаційного ефекту навколо поверхні хвилеводу, що суттєво відбивається на інтенсивності диспергування. У відповідності з корисною моделлю внутрішній отвір хвилеводу, співвісний повздовжній осі, має циліндричну форму. Такий отвір дозволяє підводити рідкі фази у внутрішню порожнину хвилеводу і додатково збільшує робочу поверхню хвилеводу. Циліндрична форма внутрішнього отвору у хвилеводі значно спрощує технологію його виготовлення та зменшує його матеріалоємність. Довжина заявленого хвилеводу дорівнює 110 половинній довжині хвилі ультразвукових коливань. Це найбільш оптимальний діапазон до 65382 4 вжин хвилеводів, оскільки при довжині хвилеводу меншій за одну половинну довжину ультразвукових коливань він стає занадто коротким, а при довжині більшій за 10 половинних довжин хвиль ультразвукових коливань виникають значні втрати енергії коливань у матеріалі та ускладнюється монтаж хвилеводу. Корисною моделлю передбачено, що хвилевід виконаний зі сплаву титану з вмістом титану не менше 85 %, наприклад сплаву ВТ 3-1. Це значно зменшує втрати енергії коливань у матеріалі та подовжує термін експлуатації хвилеводу. Наскрізні отвори, виконані у хвилеводі у радіальному напрямку відносно повздовжньої осі, мають діаметр не більше 2 мм та розташовані у місцях максимальної віброшвидкості по спіральній або кільцевій траєкторії по довжині хвилеводу. Додаткові отвори у хвилеводі дозволяють підвищити ефективність диспергування рідин, які виходять крізь них з внутрішньої порожнини хвилеводу до зовнішньої поверхні. Зазначені отвори бажано виконувати у місцях максимальної віброшвидкості. Розміри отворів понад 2 мм можуть значно послабити міцність стінок хвилеводу, що лімітує їх розмір та кількість. Авторами було доведено експериментальним шляхом, що оптимальна та економічно доцільна інтенсивність ультразвуку для здійснення заявле2 ного способу лежить в інтервалі 3-20 Вт/см для торця хвилеводу, а частота ультразвуку 20-50 кГц. Якщо інтенсивність випромінювання на торці хви2 леводу менша за 3 Вт/см , то ефект диспергуван2 ня зникає, а для інтенсивності понад 20 Вт/см ефект диспергування значно не підвищується, при цьому виникає необхідність використовувати потужні п'єзокерамічні перетворювачі, що значно ускладнює конструкцію випромінювача. На фіг. 1 та фіг. 2 наведено схематичне зображення ультразвукового випромінювача з хвилеводом, виконаним у формі полого циліндру та полого зрізаного конусу відповідно. Ультразвуковий випромінювач складається з хвилеводу 1 з різьбленням 2 на зовнішній та внутрішній поверхнях хвилеводу 1 та секції 3 для монтажу п'єзокерамічного перетворювача (не зображено). Хвилевід 1 необов'язково має наскрізні отвори 4, розташовані у радіальному напрямку відносно повздовжньої осі 5. Секція 3 для монтажу п'єзокерамічного перетворювача звичайно має конфігурацію, що забезпечує найкращій перехід механічних коливань від перетворювача (не зображено) до хвилеводу 1, а також забезпечувати підведення рідких речовин до внутрішньої порожнини хвилеводу. Заявлений ультразвуковий випромінювач працює наступним чином: 1. Рідкі фази, які необхідно диспергувати, подають крізь секцію 3 до внутрішньої порожнини хвилеводу 1, де відбувається первинне диспергування рідин, що не змішуються при переміщенні їх уздовж внутрішньої поверхні хвилеводу до його торця, при цьому первинна емульсія, виходячи з необов'язкових отворів хвилеводу, розташованих у місцях максимальної віброшвидкості, додатково диспергується і проходячи уздовж зовнішньої по 5 верхні хвилеводу у протилежному напрямку диспергується остаточно. Таким чином можна отримувати емульсії на основі рідин, які не змішуються, зокрема, ліпофільної фази, наприклад олії та гідрофільної, наприклад води. 2. Рідину (чи суміш рідких фаз) подають крізь секцію 3 до внутрішньої порожнини хвилеводу 1, де відбувається додаткове диспергування рідини (суміші рідких фаз), при переміщенні її уздовж внутрішньої поверхні хвилеводу до його торця, при цьому рідина, виходячи з необов'язкових отворів хвилеводу, розташованих у місцях максимальної віброшвидкості та із торця хвилеводу, диспергується і розпилюється у навколишній простір у вигляді аерозолю. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 65382 6 Таким чином, заявлено нову конструкцію ультразвукового випромінювача, який має наступні переваги перед існуючими: ультразвукова дія випромінювача охоплює максимальний об'єм реакційної маси уздовж усієї поверхні хвилеводу і забезпечує найбільш ефективний процес дії ультразвуку на технологічний процес диспергування з точки зору продуктивності перебігу та його економічності, а випромінювач має мінімальну матеріалоємність та максимальний ККД перетворення електричної енергії у коливальну механічну. Заявлений ультразвуковий випромінювач може бути ефективно використаний у хімікофармацевтичному виробництві. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601