СТРУЙНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК B05B1/34 B05B7/10 B05B17/04 

Изобретение относится к пневматическим устройствам и, в частности, к устройствам для распыливания жидкостей.

Известен вихревой струйный элемент [1], имеющий тангенциальный подвод воздуха и центральный отвод для выхода завихренного воздуха. Известна также центробежная форсунка для распыливания жидкости [2], в которой жидкая среда поступает через тангенциальный подвод и выходит распыленной через центральный отвод. Как в струйном элементе, так и в центробежной форсунке использован эффект завихривания подаваемой в них среды и получения на выходе либо воздушного вихря, либо факела распыленной жидкости. Однако эти устройства имеют лишь один канал регулирования - изменение расхода подаваемой в устройство среды, что создает значительные трудности в получении нужной степени распыливания при заданной производительности.

Наиболее близким техническим решением является струйный вихревой усилитель [3] . Данное устройство представляет собой струйный вихревой элемент, имеющий два подвода: радиальный и тангенциальный, а завихренная среда выходит через центральный отвод. При подаче через радиальный подвод жидкости, а через тангенциальный подвод - воздуха жидкость будет интенсивно закручиваться потоком воздуха и разбиваться на капли, в результате на выходе элемента - в центральном отводе - появится факел воздушно-жидкостной смеси.

Рассмотренное известное устройство имеет два канала регулирования: изменение расходов жидкости и воздуха, что расширяет диапазон регулирования одноканального устройства, однако не исчерпывает всех возможностей по регулированию устройства для распыливания жидкости.

В этой связи важнейшей задачей является создание струйного устройства для распыливания жидкостей с более широкими возможностями регулирования его параметров.

Техническим результатом заявляемого струйного устройства для распыливания жидкостей является расширение диапазона регулирования путем увеличения числа каналов регулирования, что позволяет повысить степень эффективности и универсальности данного устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в струйном устройстве для распыливания жидкостей, содержащем струйный вихревой элемент с радиальным подводом жидкости, тангенциальным подводом воздуха, центральным отводом воздушно-жидкостной смеси, линии питания жидкостью и воздухом, в линии питания жидкостью установлен струйный генератор колебаний, а в отверстии центрального отвода соосно с ним установлено воздушное сопло, соединенное с линией питания воздухом.

Установка струйного генератора колебаний в линии питания жидкостью обеспечивает пульсирующий характер течения жидкости на входе в вихревой элемент, что обусловливает введение в поток жидкости дополнительных турбулентных возмущений, что в свою очередь облегчает процесс дробления жидкости и повышает степень ее дисперсности на выходе.

Частота колебаний струйного генератора достаточно легко регулируется изменением параметров обратных связей в нем, что обеспечивает появление нового канала регулирования всего устройства для распыливания жидкостей.

Установка воздушного сопла, соединенного с линией питания воздухом, в отверстии центрального отвода соосно с ним приводит к появлению внутри полого факела воздушно-жидкостной смеси струи воздуха, которая эжектирует внутрь себя капельки жидкости, повышая тем самым равномерность распределения частиц жидкости по всему объему факела, что в конечном итоге ведет к повышению качества распыливания жидкости. Кроме того, эжектирование частиц жидкости внутрь воздушной струи ведет к стягиванию факела воздушно-жидкостной смеси, к уменьшению угла развала факела, что обеспечивает возможность управления величиной объема факела и поверхности его торцевого среза.

Интенсивность процесса эжектирования зависит от скорости воздушной струи, что легко регулируется. Тем самым появляется новый канал регулирования всего устройства для распыливания жидкостей.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня был проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - диаметральный разрез вихревого элемента.

Струйное устройство для распыливания жидкостей состоит из струйного вихревого элемента 1, имеющего радиальный подвод жидкости 2, тангенциальный подвод воздуха 3, центральный отвод воздушно-жидкостной смеси 4, линий питания жидкостью 5 и воздухом 6, струйного генератора колебаний 7, установленного в линии питания жидкостью 5, воздушного сопла 8, соосно установленного в отверстии центрального отвода 4 и соединенного с линией питания воздухом 6.

На выходе струйного вихревого элемента (фиг. 2) имеется полый факел воздушно-жидкостной смеси 9 с углом развала ϕ и воздушная струя 10, выходящая из сопла 8.

Струйный генератор колебаний (фиг. 1) имеет выходные каналы 11, связанные обратными связями 12 с каналами управления 13, атмосферные каналы 14, соединенные с линией питания жидкостью 5.

Струйное устройство для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Жидкость от источника по линии питания 5 проходит через струйный генератор колебаний 7, где ее течение приобретает пульсирующий характер. Причем в качестве генератора колебаний использован струйный генераторный расходомер, так как в обычном струйном генераторе [3, с. 327, рис. 7.12.б] неизбежны потери жидкости через атмосферные каналы. Поэтому в предлагаемом устройстве для избежания потерь жидкости применен герметичный расходомер, в котором выходом являются атмосферные каналы 14.

К тому же, если в струйном генераторном расходомере переменным аргументом является расход, а функцией (измеряемой величиной) является частота колебаний, то в предлагаемом устройстве переменным, регулируемым параметром является частота колебаний, определяемая характеристиками обратных связей 12, при заданном расходе.

Таким образом, устанавливая (регулируя) частоту генератора колебаний, можно получить различный характер пульсаций жидкости на входе в вихревой элемент и обеспечить нужную степень дисперсности (дробления) жидкости на его выходе. Степень дисперсности жидкости на выходе обусловливает, например, качество покрытия при покраске изделий, когда в качестве жидкости используется краска.

При поступлении пульсирующего потока жидкости внутрь струйного вихревого элемента происходит распыливание жидкости под действием двух эффектов: эжекционного распыливания жидкости при помощи воздушного потока, направленного к потоку жидкости под прямым углом и центробежной раскрутки воздушно-жидкостного вихря. Полученный воздушно-жидкостный вихрь 9 выходит из центрального отвода 4 в виде полого конуса с углом развала ϕ . Поэтому равномерность распределения частиц жидкости по срезу этого конуса низкая (плотность их на периферии высокая, а внутри низкая), что обусловливает низкое качество нанесения покрытий.

Подавая воздушную струю 10, истекающую из сопла 8, внутрь полого конуса (факела) воздушно-жидкостной струи 9, обеспечиваем эжектирование частиц жидкости воздушной струей 10, что снижает плотность частиц на периферии факела 9 и повышает плотность их по его оси. Тем самым повышается качество, например, покрытий при окраске изделий.

Кроме того, процесс эжектирования воздушной струей 10 частиц жидкости из струи 9 стягивает факел воздушно-жидкостной смеси, уменьшая угол его развала ϕ , тем самым уменьшая его объем и площадь его торцевого среза. Это позволяет управлять формой факела, площадью одновременного покрытия частицами жидкости, например, открашиваемой поверхности, толщиной покрытия, наносимого в данной точке поверхности, так как толщина покрытия зависит при постоянном расходе жидкости от угла развала факела: чем уже факел, тем толще покрытие и наоборот.

Таким образом, введение генератора колебаний и воздушного сопла в струйное устройство для распыливания жидкостей обеспечивает появление дополнительных новых каналов регулирования всего устройства в целом, что расширяет общий диапазон его регулирования, что в конечном итоге позволяет повысить степень эффективности и универсальности предлагаемого устройства.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в промышленности, где используются пневматические системы для распыливания жидкостей, в частности при нанесении покрытий;
- для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов;
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "промышленная применяемость".

Использование: в пневматических устройствах для распыливания жидкостей. Сущность изобретения: в струйном устройстве для распыливания жидкостей в линии питания жидкостью установлен струйный генератор колебаний. В отверстии центрального отвода воздушно-жидкостной смеси соосно с ним установлено воздушное сопло, соединенное с линией питания воздухом. 2 ил.

Струйное устройство для распыливания жидкостей, содержащее струйный вихревой элемент с радиальным подводом жидкости, тангенциальным подводом воздуха, центральным отводом воздушно-жидкостной смеси, линии питания жидкостью и воздухом, отличающееся тем, что в линии питания жидкостью установлен струйный генератор колебаний, а в отверстии центрального отвода соосно с ним установлено воздушное сопло, соединенное с линией питания воздухом.