Результат интеллектуальной деятельности: Газоструйный излучатель-генератор

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к научному лабораторному оборудованию для исследования технологического процесса рыхления почвы пульсирующим сжатым воздухом.

Газоструйный излучатель - генератор используется [Пат. РФ №2534764, МПК В01В 17/00, 2012; Пат. РФ № 2371257, МПК В01В 17/06, 2008; Пат. РФ№ 2292999, МПК B23K 7/08, F23D 14/42, F23D 11/34, 2003] в технологических процессах, требующих высокого качества распыления жидкости, ручной и автоматизированной резки материала, воспламенения топлива, обработке твердых материалов с использованием ударных волн [Пат. РФ № 2016151696, МПК B02C 19/22. 2015], очистке от твердых отложений стенок труб и отверстий технических систем нефтедобывающей промышленности [Пат. РФ № 2637008. МПК E21B 43/25, E21B 28/00, F15B 21/12. B06B 1/20, 2016].

На процесс генерации акустических колебаний оказывает влияние форма и размеры сопла, резонатора, рабочей камеры, где размещены сопло и резонатор, расстояние между соплом и резонатором.

Форма рабочей камеры может быть цилиндрическая или овальная. Овальная форма рабочей камеры позволяет сфокусировать большую часть акустической энергии [Пат. РФ №2292999, МПК B23K 7/08, F23D 14/42, F23D 11/34, 2003].

Сопло имеет форму цилиндра с калиброванным отверстием или может быть представлено дефлектором [Пат. РФ № 134454, МПК B06B 17/04, 2013] и корпусом резонатора. Сопло может иметь ссуживающуюся форму [Пат. РФ № 134454] или же форму Лаваля[Пат. РФ №2317837, МПК A62C 35/02, A62C31/00, B05B 7/00, 2006]. Также сопло может быть одноканальным или двухканальным [Пат. РФ № 2534922, МПК F23D 11/34, 2010].

Резонатор реализован в виде цилиндра или кожуха (колокола). Цилиндрический резонатор может также иметь на внешнем диаметре срезанную под углом кромку. Резонатор в виде кожуха (колокола) может быть одноступенчатым или многоступенчатым. Многоступенчатый резонатор имеет внутренние ссужающиеся переходы, размещенные коаксиально форкамере сопла [Пат. РФ № 2670629, МПК B63K 26/38, B63K 26/14,B63K 26/348, 2017]. Цилиндрический резонатор может иметь отверстие цилиндрической или конической формы [Пат. РФ № 134454]. Глубина отверстия цилиндрической формы может быть изменяемой [Пат. РФ №2485402, МПК F23Q 13/00, 2011].

Резонатор крепится к корпусу генератора с помощью резьбового соединения. Вращением резонатора – кожуха изменяют расстояние между соплом и резонатором. Или же расстояние между соплом и резонатором изменяют вращением штока, на котором размещен резонатор [Пат. РФ № 2664867, МПК G01N 27/90, 2017], [Пат. РФ № 2645781, B05B 17/0653, 2017]. Резонатор может выполнять комбинированную функцию. Параллельно воздушному потоку в рабочую камеру может поступать и рабочая жидкость [Пат. РФ № 2668897, МПК B05B 17/06, 2017].

В большинстве случаев образованная акустическая волна выходит из рабочей камеры коаксиально осевой линии сопла и резонатора. В тоже время, в газопламенном воспламенителе звуковая волна выходит из рабочей камеры под углом 90. Выходное отверстие рабочей камеры расположено напротив поперечного зазора между выходом сопла излучателя и входом полости резонатора [Пат. РФ №2485402]. Воздушный поток выходит из сопла со сверхзвуковой скоростью [Пат. РФ № 2668897, МПК B05B 17/04, 2018], [Пат. РФ №2485402].

Перемещением резонатора, перекрыв при этом отверстие сопла, можно запустить или остановить процесс образования акустической звуковой волны [Пат. РФ №2317837].

Прототипом является газоструйный излучатель-генератор, расположенный в нижней части тыльной стороны рабочего органа, сопло излучателя связано с пневмопроводом, размещенным внутри паза тыльной стороны рабочего органа, а выходное отверстие газоструйного излучателя совмещено с рабочим каналом ультразвука, выполненным в носке рабочего органа [Пат.РФ №2737421, МПК А01В 13/08. Агрегат для обработки почвы ультразвуком / Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Старовойтов С.И., Ахалая Б.Х., Кынев Н.Г., Пехальский И.А.,Ценч Ю.С., Коротченя В.М., 2020].

К недостаткам можно отнести то, что встроенный газоструйный излучатель выполнен цельным из ABS пластика с помощью 3D печати. Это не дает возможность в полном объеме проводить исследования по изучению влияния воздействия ультразвуковых колебаний сжатого воздуха на рыхление почвенного пласта.

Технической задачей изобретения является повышение функциональной возможности газоструйного излучателя – генератора за счет расширения диапазона генерирования частот ультразвуковых колебаний.

Поставленная техническая задача достигается тем, что газоструйный излучатель-генератор, включающий цилидрическую рабочую камеру, сопло, резонатор, согласно изобретению, рабочая камера изготовлена сборной из двух частей, одна из которых выполнена пустотелой с сечением П-образной формы и тремя внутренними резьбами, две из которых под выходной штуцер и сопло с контрогайками, а третья - для крепления второй сплошной части с нарезанной внешней резьбой для формирования рабочей камеры и внутренней по центру для крепления резонатора с контргайкой.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема газоструйного излучателя – генератора.

Газоструйный излучатель – генератор изготовлен сборным из двух частей. Первая 1 часть выполнена пустотелой с сечением П-образной формы и тремя внутренними резьбами. Одна резьба для крепления второй сплошной, ввинчивающейся в нее, цилиндрической части 2 и две под сопло 3 и выходной штуцер 4,зафиксированые контргайкой 5 и 6. Вторая часть 2 излучателя изготовлена с нарезанной внешней резьбой для формирования рабочей камеры и внутренней по центру для крепления резонатора 7 с контргайкой 8.

Выполнение излучателя сборным из двух частей позволяет повысить технологичность его изготовления, расширить функциональные возможности за счет расширения диапазона генерирования частот ультразвуковых колебаний.

Газоструйный излучатель – генератор работает следующим образом.

Первоначально собирается цилиндрическая часть 1 с внутренней резьбой. Согласно регламенту испытаний монтируется сопло 3 и выходной штуцер 4. Сопло 3 и выходной штуцер 4 фиксируются контргайками 5 и 6. Ввинчивается цилиндрическая часть 2,вворачивается резонатор 7. Расстояние между резонатором 7 и соплом 3 устанавливается согласно регламенту испытаний. Резонатор 7 фиксируется контргайкой 8.

Принцип действия газоструйного излучателя – генератора основан на возникновении автоколебаний в сверхзвуковой струе вследствие ее торможения резонатором 7. Струя воздушного потока подразделяется на основную и вытекающую. Взаимодействие между основной и вытекающей из резонатора 7 струей приводит к тому, что участок струи между скачком уплотнения и дном резонатора 7 становиться источником мощных акустических колебаний за счет сверхкритического перепада между рабочим давлением и давлением окружающей атмосферы.

Использование предложенного изобретения позволит повысить функциональную возможность газоструйного излучателя – генератора за счет расширения диапазона генерирования частот ультразвуковых колебаний.