УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2003 года по МПК B05B1/14 B05B1/30 

Изобретение относится к жидкостным распылительным устройствам, где эжектирующей средой является жидкость. Изобретение может быть использовано в энергетике для сжигания жидкого топлива, в водоснабжении при удалении двухвалентного железа из подземных и открытых источников, при аэрировании бытовых и близких к ним по составу сточных вод, в кондиционировании при насыщении влагой обрабатываемого воздуха, при охлаждении воды в контурах оборотного водоснабжения, в противопожарной технике в качестве устройств для орошения защищаемых площадей.

Известно устройство для диспергирования жидкости [1], содержащее конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, образующим совместно с наружной поверхностью сопла вакуумную камеру и профилированные кольца нарастающего по потоку диаметра. По краям сопла и насадка выполнены проточки с кромками, образующими острую и пологую составляющие граней. При работе устройства проточки формируют две вакуумные кольцевые зоны, участвующие в деструкции потока жидкости совместно с вакуумной камерой. Устройство снабжено кавитационным стержнем с плоской торцевой площадкой, установленной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла по его оси против потока с возможностью перемещения кавитационного стержня в осевом направлении. Кавитационный стержень удерживается крепежной шпилькой, имеющей изгиб под углом в 90^o, выведенной наружу через отверстие в одном из профилированных колец и закрепленной на нем.

При использовании данного устройства в ряде технологических процессов возникают противоречия, которые можно рассматривать как недостатки его конструкции, а именно:
- при использовании в камерах орошения диспергированная жидкость насыщается кислородом воздуха, что делает ее агрессивной по отношению к металлу конструкции камеры орошения;
- при применении в системах противопожарных водопроводов насыщение газом диспергированной жидкости, изменяющей плотность капли, снижает эффект орошения защищаемой площади при температурном воздействии на диспергируемый каплеобразный поток;
- возрастает трудоемкость изготовления устройства при предъявлении высоких требований, необходимых при сборке к центровке конструкции из набора профилированных колец нарастающего по потоку диаметра газонасыщающей части устройства к его продольной оси.

Техническая задача, решаемая данным изобретением - упрощение конструкции устройства за счет исключения его газонасыщающей части, упрощение регулирования процессом диспергирования, и, как следствие, снижение трудоемкости пусконаладочных работ и эксплуатационных затрат.

Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство содержит конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, кавитационный стержень, расположенный по оси устройства с возможностью его регулирования в продольном направлении, снабженный торцевой площадкой, расположенной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла против потока, выполненные по краю сопла и внутренней поверхности насадка проточки с острой и пологой составляющими гранями, образующими при работе вакуумные кольцевые зоны, при этом кавитационный стержень выполнен в виде цельной шпильки, на одном конце которой размещена торцевая площадка, а другой ее конец с возможностью перемещения и фиксации в продольном направлении размещен в трубном элементе, расположенном на корпусе насадка, при этом наружный обрез насадка выполнен с пилообразной кромкой.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство для диспергирования жидкости состоит из конфузора 1, расположенного на плоскости фланца, сопла 2 с закрепленным на его наружной части насадком 3, внутренняя часть которого совместно с наружной поверхностью сопла 2 образуют вакуумную камеру 4, кавитационного стрежня 5, выполненного по типу цельной шпильки, один конец которой расположен по оси устройства и выполнен с торцевой площадкой 8, установленной против потока жидкости в плоскости внутреннего обреза сопла, второй ее конец с возможностью перемещения установлен в направляющем трубном элементе 6, жестко закрепленном на наружной поверхности насадка 3 по оси устройства. Направляющий трубный элемент 6 имеет стопорный винт 7. По краю сопла 2 выполнена проточка 9 с острой и пологой составляющими гранями. По краю насадка 3 выполнена аналогичная проточка 10 также с острой и пологой составляющими гранями, при этом кромка наружного обреза 11 насадка 3 выполнена пилообразной.

Устройство для диспергирования жидкости работает следующим образом.

Жидкость под избыточным давлением поступает в конфузор 1, где происходит увеличение ее скорости. Из конфузора 1 жидкость попадает в сопло 2. При выходе из сопла 2 в плоскости его внутреннего выходного сечения жидкость встречает преграду - торцевую плохообтекаемую площадку 8. Возникает гидродинамический процесс, называемый кавитацией, который возмущает поток жидкости, кроме того, жидкость перераспределяется из центральной части на периферийную зону, вовлекаясь в работу по деструкции всем ее объемом.

Кавитационный стержень 5 своим свободным концом имеет возможность осевого перемещения, фиксируясь посредством стопорного винта 7, установленного в направляющем трубном элементе 6, который жестко закреплен на наружной поверхности насадка 3 по оси устройства. Тем самым осуществляется процесс регулирования положения торцевой площадки 8 кавитационного стержня 5.

Две проточки 9 и 10 с острой и пологой составляющей гранями, выполненные на выходе из сопла 2 и на внутренней поверхности насадка 3, при работе устройства формируют вакуумные кольца. Вакуумные кольца и вакуумная камера 4 образуют зону, в которой происходит разрушение струи жидкости посредством объемного вскипания в ней растворенных газов при соприкосновении с возникающим вакуумом. На выходе из насадка 3 образуется диспергированный поток жидкости, формирующийся в факел. Наружный обрез насадка 3 выполнен в виде пилообразной кромки 11, удлиняющей геометрическую длину обреза насадка. Пилообразная кромка 11 вносит дополнительное боковое возмущение в периферийную зону потока, вызывая перенапряжение в напряженном поле диспергируемой жидкости, увеличивая тем самым угол раскрытия факела и дисперсность потока жидкости.

Устройство для диспергирования жидкости предельно компактно, имеет высокий КПД, упрощенную конструкцию, легко перестраивается на любой вид диспергирования путем изменения диаметра торцевой площадки 8, ее линейного положения по отношению к внутренней плоскости выхода из сопла 2 и величины избыточного давления на входе.

Оптимальное рабочее давление жидкости на входе в устройство 0,32-2,5 МПа.

Данная конструкция позволяет моделировать типоряд короткофакельных и широкоугольных устройств с высокой плотностью и равномерностью орошения.

Эти факторы и обеспечивают достижение поставленных высоких технических результатов работы устройства.

Источники информации
1. Патент на Изобретение 2159684 "Устройство для диспергирования жидкости". Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации г. Москва, 27 ноября 2000 г.

Изобретение может быть использовано в энергетике для сжигания жидкого топлива, в водоснабжении при удалении двухвалентного железа из подземных и открытых источников, при аэрировании бытовых и близких к ним по составу сточных вод, в кондиционировании при насыщении влагой обрабатываемого воздуха, при охлаждении воды в контурах оборотного водоснабжения, в противопожарной технике в качестве устройств для орошения защищаемых площадей. В устройстве кавитационный стержень расположен по оси устройства с возможностью его регулирования в продольном направлении и снабжен торцевой площадкой, расположенной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла против потока, и выполнен в виде цельной шпильки, на одном конце которой размещена торцевая площадка, а другой ее конец с возможностью перемещения и фиксации в продольном направлении размещен в трубном элементе, расположенном на корпусе насадка. Наружный обрез насадка выполнен с пилообразной кромкой. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства за счет исключения его гидронасыщающей части, упрощение регулирования процесса диспергирования и, как следствие, снижение трудоемкости пусконаладочных работ и эксплуатационных затрат. 1 ил.

Устройство для диспергирования жидкости, содержащее конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, кавитационный стержень, расположенный по оси устройства с возможностью его регулирования в продольном направлении и снабженный торцевой площадкой, расположенной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла против потока, выполненные по краю сопла и внутренней поверхности насадка проточки с острой и пологой составляющими гранями, образующими при работе вакуумные кольцевые зоны, отличающееся тем, что кавитационный стержень выполнен в виде цельной шпильки, на одном конце которой размещена торцевая площадка, а другой ее конец с возможностью перемещения и фиксации в продольном направлении размещен в трубном элементе, расположенном на корпусе насадка, при этом наружный обрез насадка выполнен с пилообразной кромкой.