РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК B05B17/04 B05B17/06 

Изобретение относится к распылителям жидкости и может быть использовано в пищевой, медицинской, химической и других отраслях промышленности при сушке, экстракции, а также в других технологических процессах, в которых применяют распыливание жидкостей.

Известен распылитель жидкости, содержащий осесимметричный корпус с гидроканалом и пневмоканалом, кольцевое сопло, установленное на корпусе и соединенное с пневмоканалом, акустический резонатор в виде кольцевой полости, выполненный в корпусе напротив выходного отверстия сопла соосно с ним, при этом гидроканал размещен снаружи пневмоканала (Пажи Д.Г. Галустов В.С. Распылители жидкости. М. Химия, 1979, с. 169, рис. V. 8, а).

Данное техническое решение является наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению.

Распыливание жидкости в вышеуказанном устройстве происходит при воздействии на жидкостную струю сверхзвукового потока газа. Генерация звуковых колебаний при обтекании полости резонатора сверхзвуковым потоком в системе кольцевое сопло резонирующая полость приводит к увеличению частоты поверхностных колебаний, способствующих более тонкому распыливанию жидкости. Однако эти распылители жидкости имеют ряд недостатков как по качеству распыла, так и по эксплуатационным характеристикам. Основными недостатками известного распылителя являются полидисперсность распыла и сравнительно большой размер капель. Полидисперсность распыла связана с неоднородной структурой течения в сверхзвуковой струе, взаимодействующей с жидкостью. Размер капель распыливаемой жидкости зависит как от акустической мощности излучателя, так и от времени пребывания их в зоне максимальной интенсивности акустических колебаний.

Техническим результатом изобретения является повышение качества распыла и улучшение эксплуатационных характеристик. Это достигается тем, что в распылителе жидкости, содержащем корпус с выполненным по его оси пневмоканалом, установленное на корпусе на выходе из пневмоканала и сообщенное с ним сопло, выполненную в корпусе охватывающую пневмоканал кольцевую полость акустического резонатора и гидроканал, согласно изобретению, гидроканал сообщен с кольцевой полостью акустического резонатора, а сопло выполнено радиально-кольцевым и размещено в плоскости входа в кольцевую полость по внутренней ее кромке.

Кроме того, распылитель снабжен установленным на корпусе по внешней кромке кольцевой полости соосно соплу цилиндрическим насадком. При этом цилиндрический насадок установлен с возможностью перемещения вдоль оси сопла.

Сопло может быть установлено на корпусе с возможностью перемещения вдоль его продольной оси.

Выполнение сопла радиально-кольцевым и установка его в плоскости входа в полость резонатора по внутренней ее кромке обеспечивают устойчивую генерацию высокочастотных колебаний, возникающих при взаимодействии веерной струи с полостью. Благодаря соединению гидроканала с полостью резонатора распыливаемая жидкость подвергается воздействию высокочастотных акустических колебаний, приводящих к распаду жидкой струи и превращению ее в мельчайшие капли, которые смешиваются с находящимся в полости воздухом. Высокотурбулентное течение двухфазной среды в полости способствует равномерному перемешиванию частиц с воздухом. Все капли жидкости подвергаются практически одинаковому воздействию акустических колебаний, что обеспечивает высокую степень монодисперсности распыла. Поскольку скорость выноса капель из полости значительно меньше скорости потока во внешней газовой струе, время воздействия акустических колебаний на капли существенно увеличивается, что способствует уменьшению их размеров. Наличие жидкой фазы в полости резонатора предотвращает его нагрев.

Установка по внешней кромке полости соосно с соплом цилиндрического насадка обеспечивает возможность при различном положении его внешней кромки относительно радиально-кольцевого получать различные углы факела распыла.

Установка цилиндрического насадка на корпусе с возможностью перемещения вдоль продольной оси симметрии сопла позволяет при малых смещениях его внешней кромки относительно радиально-кольцевого сопла получать необходимую форму распыла. При изменении положения внешней кромки цилиндрического насадка форма распыла меняется с поперечно-радиального до осевого, проходя в промежутке через форму полого конуса, при этом практически не изменяются акустические параметры резонаторов и сохраняются характеристики распыла жидкости по дисперсности.

Установка сопла на корпусе с возможностью перемещения вдоль его продольной оси также позволяет регулировать форму факела распыла жидкости. Одновременное перемещение цилиндрического насадка и сопла приводит к изменению высоты полости резонатора и соответственно изменению основной частоты акустических колебаний, что позволяет управлять качеством распыла по дисперсности при фиксированных расходах воздуха и жидкости.

Сущность предложенного технического решения иллюстрируется чертежом, на котором изображен поперечный разрез распылителя.

Распылитель жидкости состоит из осесимметричного корпуса 1, по оси симметрии которого выполнен пневмоканал 2. В передней торцевой части корпуса 1 выполнена кольцевая полость 3 акустического резонатора. Радиально-кольцевое сопло 4 образовано осесимметричным грибообразным центральным телом 5, установленным в цилиндрической втулке 6 соосно с ней. Втулка 6 установлена в пневмоканале 2 с возможностью перемещения вдоль оси симметрии корпуса 1, например, по резьбе, при этом сопло 4 расположено в плоскости входа в полость 3 по внутренней ее кромке. Для подачи воздуха в сопло 4 в задней части центрального тела 5 выполнены отверстия 7. Гидроканал 8 установлен на корпусе 1 в задней его части и через кольцевой коллектор 9 и отверстия 10 соединены с полостью 3. На корпусе 1 по внешней кромке полости 3 соосно с соплом 4 установлен цилиндрический насадок 11. Насадок 11 установлен с возможностью перемещения вдоль оси симметрии корпуса 1, например, по резьбе. Полость кольцевого коллектора 9 с внешней стороны корпуса 1 закрыта гильзой 12.

Настройка на заданный режим по форме факела распыла и по дисперсности путем установки заданного положения цилиндрического насадка 11 и сопла 4 относительно плоскости входа в полость резонатора 3 в соответствии с определенными экспериментально характеристиками распылителя.

Устройство работает следующим образом.

При подаче воздуха в пневмоканал 2 воздух через отверстия 7 в теле 5 поступает в сопло 4, из которого истекает в виде радиальной веерной струи. При взаимодействии веерной струи с полостью 3 в ней генерируются интенсивные вихревые течения и высокочастотные акустические колебания. Устойчивая генерация высокочастотных акустических колебаний начинается при дозвуковом режиме истечения газа из сопла (полное давление от 0,05 мПа и выше). Частота акустических колебаний зависит от расхода воздуха через сопло 4, геометрических параметров полости 3 и положения радиально-кольцевого сопла относительно внешней кромки полости 3, что обусловлено характером взаимодействия истекающей из сопла веерной струи с полостью 3. Регулировка частоты акустических колебаний в полости 3 производится путем перемещения (по резьбе) цилиндрического насадка 11 и втулки 6 вместе с соплом 4. При подаче жидкости в гидроканал 8 жидкость заполняет кольцевой коллектор 9 и через отверстия 10 поступает в полость 3. Под воздействием высокочастотных акустических колебаний струя жидкости в полости 3 дробится на отдельные капли. Высокотурбулентное вихревое течение в полости 3 способствует равномерному перемешиванию частиц с воздухом. Достаточно длительное время нахождения капель в полости 3 в условиях воздействия высокочастотных акустических колебаний способствует уменьшению их размеров. Все капли жидкости подвергаются практически одинаковому воздействию акустических колебаний, что обеспечивает высокую степень монодисперсности. Попадая в зону выносного течения воздуха, капли увлекаются веерной струей и распыляются во внешнее пространство. Регулировка формы факела (угла распыла жидкости) производится путем перемещения (по резьбе) цилиндрического насадка 11 или втулки 6 с соплом 4.

Изготовлен действующий образец распылителя жидкости предлагаемой конструкции. Испытания показали, что предлагаемый распылитель обеспечивает практически монодисперсный распыл различных жидких веществ: содержание дисперсной фазы примерно одного диаметра составило 90 95% от общей массы жидкости. При отношении расхода воздуха к расходу жидкости порядка 10 средний диаметр капель составил 1 2 мкм, что свидетельствует о более эффективной организации процесса распыла в предлагаемом распылителе жидкости по сравнению с известными устройствами, в которых при соответствующих расходах средний диаметр капель составляет 10 20 мкм.

Использование предлагаемого распылителя на установке распылительной сушки позволило значительно уменьшить удельные энергозатраты и получить практически монодисперсный порошок однородного состава.

Изобретение относится к распылителям жидкости и может быть использовано в пищевой, медицинской, химической и других отраслях промышленности при сушке, экстракции, а также в прочих технологических процессах, в которых применяют распыливание жидкостей. Сущность изобретения: гидроканал 8 сообщен с кольцевой полостью 3 акустического резонатора. Сопло 4 выполнено радиально-кольцевым и размещено в плоскости входа в кольцевую полость 3 по внутренней ее кромке. Распылитель снабжен установленным на корпусе 1 по внешней кромке кольцевой полости 3 соосно соплу 4 цилиндрическим насадком 6. Цилиндрический насадок 6 установлен с возможностью перемещения вдоль оси сопла 4. Сопло 4 установлено в корпусе 1 с возможностью перемещения вдоль его продольной оси. Выполнение сопла радиально-кольцевым и установка его в плоскости входа в полость резонатора по внутренней кромке обеспечивает устойчивую генерацию высокочастотных акустических колебаний. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Распылитель жидкости, содержащий корпус с выполненным по его оси пневмоканалом, установленное на корпусе на выходе из пневмоканала и сообщенное с ним сопло, выполненную в корпусе, охватывающую пневмоканал, кольцевую полость акустического резонатора и гидроканал, отличающийся тем, что гидроканал сообщен с кольцевой полостью акустического резонатора, а сопло выполнено радиально-кольцевым и размещено в плоскости входа в кольцевую полость по внутренней ее кромке. 2. Распылитель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен установленным на корпусе по внешней кромке кольцевой полости соосно соплу цилиндрическим насадком. 3. Распылитель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический насадок установлен с возможностью перемещения вдоль оси сопла. 4. Распылитель по п. 1, отличающийся тем, что сопло установлено на корпусе с возможностью перемещения вдоль его продольной оси.