УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК B05B17/06 

Изобретение относится к устройствам для аэрозольного распыления жидкостей и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен ультразвуковой распылитель для атомной спектроскопии [1]. Распылитель состоит из подающей трубки, в которую вставлена пробка с капилляром. Ультразвуковой преобразователь в виде сфокусированной чаши, прикрепленной к пробке, размещен так, что устье капилляра лежит в акустическом фокусе. Трубка для подачи газа установлена по касательной к трубке, чтобы создать вихрь и переместить аэрозоль к выходу из трубки. Избыток жидкости отводится по трубке, которая соединена с перистальтическим насосом.

Известен распылитель [2], содержащий узел для распыления жидкости потоком воздуха, движущимся с высокой скоростью, и ультразвуковой вибратор, колеблющий узел, в распылителе имеется рупор с каналом, к которому подсоединены каналы для подачи жидкости и воздуха.

Известна ультразвуковая газодинамическая форсунка [3], содержащая излучатель Гартмана, состоящий из газового сопла и резонатора, и патрубок для ввода жидкости, обращенный навстречу газа.

Известно устройство для распыления жидкостей [4], содержащее корпус с эжектором для подачи жидкости и выходным насадком, выполненным в виде упругого стакана с секторными надрезами на его боковых поверхностях, и вибратор, размещенный во внутренней полости насадки.

Известен ультразвуковой распылитель [5], содержащий ультразвуковой вибратор, с которым соединен рупор для передачи ультразвука, составляющий с ним одно целое. В рупоре сформирован канал, соединенный с трубопроводом для подачи под давлением распыляемой жидкости из исходного резервуара. К концу рупора присоединена сопловая пластина, составляющая с ним одно целое, через которую происходит выпуск распыляемой жидкости из канала. В пластине сформирована завихряющая камера в форме конуса, соединенная с распыляющим отверстием в пластине.

Ближайшим аналогом является ультразвуковой распылитель [6], содержащий ультразвуковой преобразователь, механически связанный с концентратором. На свободном торце концентратора установлен распылительный узел, выполненный в виде пластины. Концентратор с пластиной имеет такую же резонансную частоту, и преобразователь.

Недостатком прототипа и вышеуказанных устройств является: во-первых, невозможность равномерного и непрерывного распыления вязкой жидкости, подаваемой с малой скоростью (<0,5 мл/мин) и, во-вторых, большая "память" устройства при распылении жидкостей, содержащих дисперсно распределенные примеси.

Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности распылителя за счет достижения возможности получения равномерно поступающего золя распыляемой жидкости с размером капель, не превышающих 5 мкм и отсутствия памяти при распылении жидкостей, содержащих дисперсно распределенные примеси.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом распылителе, содержащем ультразвуковой преобразователь с концентратором, на торце которого установлен узел для распыления жидкости, узел для распыления жидкостей выполнен в виде смесительной камеры с входными патрубками для подвода жидкости и транспортирующего газа и выходным патрубком для отбора золя распыляемой жидкости, причем и смесительная камера и выполненный заодно с ней выходной патрубок активированы ультразвуком.

При прямом распылении без ввода воздуха в камеру под действием ультразвука в жидкости образуются разрывы, тем самым невозможно получить непрерывного поступления распыляемой жидкости, соответственно невозможно получить непрерывного распыления. Кроме того, для специальных исследований важно, чтобы в распылителе не оставались остатки предыдущей жидкости и содержащегося в ней материала (так называемая "память").

В отличие от прототипа золь образуется в замкнутой камере, которая в свою очередь вибрирует с частотой концентратора и выдувается из нее с заданной скоростью транспортирующим газом, что дает возможность получения мелкодисперсного золя. Кроме того, активация ультразвуком как смесительной камеры, так и выходного патрубка исключает возможность оседания или задержки частиц, содержащихся в жидкости на стенках устройства.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом.

Распылитель состоит из ультразвукового преобразователя 1, концентратора 2, на торце концентратора установлена смесительная камера 3, в смесительную камеру входят патрубок 4 для ввода распыляемой жидкости и патрубок 5 для ввода транспортирующего газа. Для отбора золя распыляемой жидкости выполнен выходной патрубок 6. Объем смесительной камеры составляет 0,25 - 1 см. Мощность ультразвукового генератора составляет 200-300 Вт.

Устройство работает следующим образом. Через патрубок 4 в смесительную камеру 3 подается распыляемая жидкость, а через патрубок 5 - транспортирующий газ. В камере 3 под действием ультразвуковых колебаний жидкость распыляется в мелкодисперсный золь и смешивается с воздухом, образуя воздушно-капельную смесь. Частота ультразвуковых колебаний составляет 20-60 кГц. Расход транспортирующего газа 0,05 - 0,5 л/мин, расход распыляемой жидкости 0,01-1 мл/мин, оптимум 0,3 мл/мин. Через выходной патрубок 6 воздушно-капельная смесь равномерно выводится наружу. Так как патрубок и смесительная камера активированы ультразвуком, конденсированных капель крупного размера (свыше 5 мм) на выходе не образуется.

Предлагаемый распылитель можно использовать в спектральном анализе для подачи золя в источник, а также в системах подачи топлива в печах и двигателях внутреннего сгорания.

Источники информации:
1. Заявка Великобритании N 2132114, кл. B 05 B 17/06, 1984.

2. Заявка Японии N 60-21780, кл. B 05 B 17/06, 1985.

3. Авт.св. СССР N 1808405, кл. B 05 B 17/06, 1990.

4. Авт.св. СССР N 1706717, B 05 B 17/06, 1989.

5. Заявка Японии N 59-45427, кл. B 05 B 17/06, 1984.

6. Заявка Великобритании N 2126923, кл. B 05 B 17/06, 1984, (прототип).

В ультразвуковом распылителе узел для распыления жидкости выполнен в виде смесительной камеры с входными патрубками для подвода жидкости и транспортирующего газа и выходным патрубком для отбора золя распыляемой жидкости. Смесительная камера и выходной патрубок активированы ультразвуком. Распылитель можно использовать в спектральном анализе для подачи золя в источник, а также в системах подачи топлива в печах и двигателях внутреннего сгорания. Образующийся в замкнутой камере, вибрирующей с частотой концентратора, золь выдувается из камеры с заданной скоростью транспортирующим газом, что дает возможность получения мелкодисперсного золя. Кроме того, активация ультразвуком как смесительной камеры, так и выходного патрубка исключает возможность оседания или задержки частиц, содержащихся в жидкости на стенках устройства. 1 ил.

Ультразвуковой распылитель, содержащий ультразвуковой преобразователь, концентратор, на торце которого установлен узел для распыления жидкости, отличающийся тем, что узел для распыления жидкости выполнен в виде смесительной камеры с входными патрубками для подвода жидкости и транспортирующего газа и выходным патрубком для отбора золя распыляемой жидкости, причем и смесительная камера, и выходной патрубок активированы ультразвуком.