ДИСКОВЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ Российский патент 2001 года по МПК B05B3/02 B05B3/12 

Изобретение относится к технике получения высокодисперсных жидкостей, в частности аэрозолей, может быть использовано в сельском и лесном хозяйстве, медицине, пищевой и химической промышленности, в частности в аппаратах для санитарной обработки.

Известно вращающее устройство (заявка Франции N 2623107, заявлена 13.11.87 г. , публикация 19.05.89 г, ИСП, выпуск N 22), содержащее вращающийся диск, на верхнюю поверхность которого подается жидкость, нижняя поверхность диска снабжена лопатками, создающими конус подсоса, вершина которого расположена в центральной зоне диска, и несущую воздушную подушку. Смачивающий диск слой жидкости превращается в мелкодисперсные капли, как только он срывается с поверхности диска, при этом эти капли удерживаются воздушной подушкой в пространстве, обеспечивая определенную дальность распыла.

Однако данное устройство обладает низкой производительностью, так как увеличение подачи жидкости приводит к утолщению пленки жидкости перемещаемой по верхней поверхности диска под действием центробежной и Кариолиса сил, и как следствие к увеличению размера капель и в конечном счете к полному прекращению выполнения функций распылителя - получения аэрозоля. Роль вентилятора также ограничена - он не участвует в образовании диспергирующих частиц, он только обеспечивает соответствующую дальность распыла.

Известно устройство-распылитель жидкости (см. а.с. СССР N 1199276 от 06.04.84 г.), состоящее из приводного полого вала, соосно установленных двух приводных дисков с выполненными на них чередующимися кольцевыми впадинами и выступами, каждый из которых размещен в соответствующей кольцевой впадине и узел подачи жидкости. Распылитель также снабжен дополнительным приводным валом, установленным соосно основному, а каждый из двух приводных дисков установлен на соответствующем валу: на основном полом валу - первый диск, на дополнительном валу - второй диск с возможностью осевого перемещения этого дополнительного. Второй диск выполнен с отверстием, соединенным с воздуховодом. Таким образом, в результате ступенчатого дробления (выступы - впадины) капель образуется облако аэрозоля, которое выносится потоком воздуха в рабочее пространство.

Однако использование данного устройства требует значительного усложнения общей конструкции установки, в которой будет использоваться данный распылитель за счет крепления дополнительного приводного вала для механической передачи вращения дополнительного приводного вала (или применения второго электродвигателя), причем крепление (подшипники и опоры) должно иметь возможность горизонтального перемещения соосно основному валу, дополнительной конструкции сочленения с воздуховодом. Все это требует соответствующих технических решений, материальных затрат. Причем ко всему вышеперечисленному требуется дополнительное оборудование (компрессор) для подачи воздуха в воздуховод под определенным давлением. Для получения соответствующей производительности и степени диспергирования жидкости требуются значительные энергозатраты для подачи воздуха и вращения электродвигателей.

Следовательно, данная конструкция распылителя требует значительного усложнения конструкции комплексной установки, больших энергозатрат и данный распылитель может быть использован реально только в стационарных установках.

Наиболее близким по технической сущности является устройство распылителя жидкости (а.с. СССР N 1077646 от 20.12.82 г.), состоящее из приводного вала с осевым каналом для подачи жидкости с сообщающимися с ним радиальными каналами прямоугольного сечения, дополнительными отводными радиальными каналами, сообщающимися с основными радиальными каналами через окошки, которые имеют высоту меньшую, чем высота стенки радиального основного канала.

Однако при полном использовании периметра (внутренней окружности) (см. фиг. 1, а. с. СССР N 1077646) появление дополнительных отводных радиальных каналов не может обеспечить повышение производительности данного устройства без ухудшения степени дисперсности распыляемой жидкости и уменьшения дальности распыления аэрозоля при выбранной скорости вращения диска.

Обеспечивая максимально возможную производительность устройства за счет конструктивного ресурса (полного использования внутренней окружности осевого канала) - увеличения числа дополнительных отводных радиальных каналов, в данном устройстве не предусмотрено конструктивного решения для исключения процесса слияния мелкодисперсных частиц аэрозоля в более крупные образования (даже капли), которое имеет место из-за высокой плотности аэрозоля в зоне непосредственно прилегающей к распыляющему диску и наличия нестационарного вихревого движения. Необходимо отметить следующее: отводные радиальные каналы, хотя на выходе и не заполнены полностью жидкостью, не могут играть роль рабочего органа центробежного вентилятора, так как на входе подающий осевой канал полностью заполнен жидкостью и образует гидравлическую пробку, не позволяющую засасывать воздух. Это приводит к тому, что образовавшиеся частицы аэрозоля недостаточно быстро выносятся из зоны распыла. В результате при повышении расхода распыляемой жидкости процесс коагуляции мелкодисперсных частиц в крупные начинает преобладать над процессом диспергирования, что снижает степень диспергирования и степень равномерности распыляемой жидкости. А отсутствие вентиляционного эффекта приводит к уменьшению размеров факела распыла, а значит ограничивает возможности распылителя по обработке больших объемов пространства.

Цель изобретения - повышение степени дисперсности распыляемой жидкости при повышении степени равномерности распыляемого аэрозоля данной жидкости в зоне распыления при одновременном повышении производительности и окружной и объемной дальности распыления.

Поставленная цель достигается тем, что распылитель жидкости, содержащий приводной диск с осевым каналом для подачи жидкости и сообщающимися с ним отводными радиальными каналами прямоугольного сечения, выполнен с радиальными вентиляционными каналами прямоугольного сечения, чередующимися и не сообщающимися с отводными радиальными каналами и имеющими заборные (входные) отверстия (окошки) в зоне, прилегающей к центру диска, а выходные отверстия на внешнем радиусе диска.

Сущность изобретения заключается в том, что введение вентиляционных каналов, выполняющих в рабочем режиме дискового распылителя роль дополнительного центробежного распылителя - вентилятора, который создает стационарный вихревой поток воздуха, представленный на фиг. 2, обеспечивает следующее:
- разрывает общий поток частиц распыляемого аэрозоля, поступающий из отводных радиальных каналов, с помощью M отдельных вентиляционных потоков воздуха, поступающих из вентиляционных каналов, выполненных чередующимися с отводными радиальными каналами, тем самым значительно снижается процесс слияния мелкодисперсных частиц распыляемого аэрозоля в зоне непосредственно прилегающей к распыляющему диску, а также значительно снижается влияние нестационарного вихревого движения воздуха, которое является следствием вращательного движения диска, и тем самым повышается степень дисперсности и степень равномерности распыляемого аэрозоля в обрабатываемой зоне;
- определяет быструю транспортировку частиц аэрозоля из зоны распыла, тем самым увеличивает пропускную способность диска, а следовательно, и производительность данного распыляющего диска;
- расширяет обрабатываемое кубическое (шарообразное) пространство, увеличивая диаметр этого пространства - шара, тем самым увеличивает дальность и объем распыления аэрозоля.

На фиг. 1 изображен дисковый распылитель жидкости и сечения отводного радиального и вентиляционного каналов, на фиг. 2 представлен стационарный вихревой поток воздуха, создаваемый всеми вентиляционными каналами в процессе работы дискового распылителя жидкости.

Дисковый распылитель жидкости содержит приводной распыляющий диск 1 с осевым каналом 2 для подачи жидкости, сообщающимися с ним отводными радиальными каналами прямоугольного сечения 3, вентиляционными каналами 4, входные окошки 5 отводных радиальных каналов 3 расположены на внутреннем диаметре приводного распыляющего диска 1, а выходные окошки 6 находятся на внешнем диаметре приводного распыляющего диска 1, заборные отверстия 7 вентиляционных каналов 4 находятся в зоне, прилегающей к внутреннему диаметру приводного распыляющего диска 1, а выходные отверстия 8 вентиляционных каналов 4 находятся на внешнем радиусе приводного распыляющего диска 1.

Дисковый распылитель жидкости работает следующим образом.

Жидкость, поступающая по осевому каналу 2 во вращающийся приводной распыляющий диск 1, под действием центробежной и Кариолиса сил поступает в отводные радиальные каналы 3 и перемещается по их боковым стенкам в виде пленки до выхода из окошек 6 на внешнем диаметре приводного распыляющего диска 1. При вращении диска с высокой скоростью создаются условия (за счет перепада давления на входе в заборные окна 7 и выходе вентиляционных окон 8) для возникновения отдельного воздушного стационарного вихревого потока в каждом вентиляционном канале. Диск в целом создает общий стационарный вихревой вентиляционный поток воздуха, состоящий из M отдельных стационарных вихревых потоков (где M - количество вентиляционных каналов в диске). M отдельных стационарных вихревых потоков разделяют общий поток мелкодисперсных частиц в зоне, прилегающей к распыляющему диску, значительно снижают процесс слияния мелкодисперсных частиц и одновременно уносят эти частицы далее от диска в кубическое (шаровое) пространство обрабатываемого объекта. Таким образом, общий стационарный вихревой поток, образованный группой M отдельных вентиляционных каналов, общий характер которого представлен на фиг. 2, обеспечивает повышение дисперсности распыляемого аэрозоля и повышение равномерности его распыления в обрабатываемой зоне при одновременном увеличении производительности установки, в которой используется данный дисковый распылитель, а также увеличении дальности распыления. Повышение степени дисперсности, степени равномерности распыления и дальности распыления косвенно позволяют снизить расход распыляемой жидкости на единицу объема обрабатываемого пространства, а повышение производительности косвенно снижает энергозатраты на проведение обработки при использовании данного дискового распылителя в реальной установке.

Дисковый распылитель жидкости относится к технике получения высокодисперсных жидкостей, в частности аэрозолей, и может быть использовано в сельском и лесном хозяйстве, медицине, пищевой и химической промышленности, в частности в аппаратах для санитарной обработки. Дисковый распылитель жидкости содержит приводной диск с осевым каналом для подачи жидкости и сообщающимися с ним отводными радиальными каналами прямоугольного сечения, выходящими на внешний радиус диска, а также с вентиляционными каналами прямоугольного сечения, чередующимися и не сообщающимися с отводными каналами и имеющими заборные отверстия в зоне, прилегающей к центру диска, а выходные отверстия на внешнем радиусе диска. Использование данного дискового распылителя жидкости позволяет повысить степень дисперсности распыляемой жидкости, степень равномерности распыляемого аэрозоля в зоне обработки при одновременном повышении производительности и окружной дальности распыления. Повышение степени дисперсности, степени равномерности распыления и дальности распыления косвенно снижает расходы распыляемой жидкости на единицу объема обрабатываемого пространства, а повышение производительности косвенно снижает энергозатраты на проведение обработки при использовании данного дискового распылителя жидкости в реальных установках. 2 ил.

Дисковый распылитель жидкости, содержащий приводной диск с осевым каналом для подачи жидкости и сообщающимися с ним отводными радиальными каналами прямоугольного сечения и выходящими на внешний радиус диска, отличающийся тем, что он выполнен с дополнительными радиальными вентиляционными каналами прямоугольного сечения, чередующимися и не сообщающимися с отводными каналами и имеющими заборные отверстия в зоне, прилегающей к центру диска, а выходные отверстия - на внешнем радиусе диска.