УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК B05B1/14 B05B1/30 

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей и может быть использовано, например, в теплоэнергетике в узле редуцирования острого пара, в водоснабжении при удалении двухвалентного железа из подземных и открытых источников, при аэрировании бытовых и близких к ним по составу сточных вод, в промышленном кондиционировании для насыщения влагой обрабатываемого воздуха, для охлаждения воды в контурах оборотного водоснабжения, в противопожарной технике для орошения защищаемых площадей.

Известны устройства для диспергирования жидкости [1, 2, 3], содержащие 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 на выходе из них выполнены проточки с гранями с острой и пологой составляющими. При работе устройства проточки формируют две вакуумные кольцевые зоны, участвующие в деструкции потока жидкости совместно с камерой неглубокого вакуума, которая образуется при работе устройства между наружной поверхностью сопла и внутренней поверхностью насадка. Все устройства снабжены кавитационным стержнем с торцевой площадкой, установленной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла по его оси против потока с возможностью ее перемещения в осевом направлении. Кавитационный стержень ориентируется и удерживается по оси потока крепежными устройствами различной конструкции.

Назначение известных устройств для диспергирования жидкости в ряде технологических процессов - разрушение потока жидкости и его предельное насыщение газом. Но в промышленном кондиционировании в камерах орошения свойство насыщать кислородом воздуха можно рассматривать как нежелательное свойство, так как при этом жидкость становится весьма агрессивной по отношению к металлу камеры орошения, вызывая убыстренную коррозию.

Известно устройство для диспергирования жидкости [4], конструкция кавитационного стержня в котором выполнена в виде цельной шпильки. По краю насадка выполнена пилообразная кромка. Газонасыщающая часть в таком устройстве исключена из его общей конструкции. При работе такой конструкции диспергируемый жидкостный объем не перенасыщается газом, например кислородом воздуха.

Все известные упомянутые выше устройства построены по единой схеме в той его части, где происходит воздействие торцевой площадки кавитационного стержня на жидкостный поток, при этом происходит первоначальное возмущение потока и перераспределение его центральной части на периферийную зону.

Техническая задача, решаемая данным изобретением, - повышение коэффициента полезного действия устройства за счет углубления вакуума, возникающего между наружной поверхностью сопла и внутренней поверхностью насадка.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит конфузор, кавитационный стержень, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, при этом сопло и насадок снабжены проточками с острой и пологой составляющими гранями, а кромка насадка выполнена пилообразной, кавитационный стержень расположен по оси устройства с возможностью регулирования в продольном направлении и выполнен в виде цельной шпильки с торцевой площадкой на конце, обращенной навстречу потоку жидкости, согласно изобретению в верхней части сопла по его окружности выполнена перфорация.

Изобретение поясняется чертежом, где изображено устройство для диспергирования жидкости, состоящее из конфузора 1, расположенногона плоскости фланца, сопла 2 с закрепленным на его наружной части насадком 3, внутренняя часть которого совместно с наружной поверхностью сопла 2 образуют полость, где при работе устройства создается зона неглубокого вакуума 4, кавитационного стержня 5, выполненного по типу цельной шпильки, один конец которой с торцевой площадкой 9 установлен против потока жидкости по ее оси в плоскости внутреннего обреза сопла 2. Второй конец кавитационного стержня 5 устанавливается, например, в направляющем трубном элементе 6, жестко закрепленном на наружной поверхности насадка 3. Направляющий трубный элемент 6 имеет стопорный винт 7, что позволяет фиксировать торцевую площадку кавитационного стержня 9 в плоскости обреза сопла 2. По краю сопла 2 выполнена проточка 8 с острой и пологой составляющими гранями. У наружного обреза насадка 3 имеется аналогичная проточка 8 также с острой и пологой составляющими гранями, при этом кромка 10 наружного обреза насадка 3 выполнена пилообразной. Сопло 2 в верхней своей части имеет перфорацию 11, которая соединяет внутреннее проходное сечение сопла 2 с полостью 4.

Устройство для диспергирования жидкости работает следующим образом. Жидкость под избыточным давлением поступает в конфузор 1, где происходит увеличение ее скорости. При этом первоначальная совокупная энергия потока на входе в устройство перераспределяется, т.е. резко увеличивается динамический напор, а статика уменьшается. При прохождении потоком жидкости перфорированной области происходит интенсификация процесса образования вакуумной зоны в полости между наружной поверхностью сопла и внутренней поверхностью насадка. Возникающие вакуумные зоны создают условия объемного вскипания растворенных газов в жидкости при их контакте, что приводит к физико-механическому дроблению потока.

Изменения избыточного давления на входе в устройство и перемещение торцевой площадки 9 кавитационного стержня позволяют осуществлять процесс регулирования его работы, то есть изменять дисперстность потока, угол раскрытия и длину диспергированного факела. Пилообразная кромка 10 на наружном срезе насадка 3 вносит дополнительное боковое возмущение в периферийную зону диспергированного потока, вызывая перенапряжение в напряженном поле разрушенной жидкости, тем самым увеличивая угол его раскрытия и дисперсность.

Устройство для диспергирования жидкости предельно компактно, имеет значительно более высокий КПД по сравнению с прототипом. Конструкция устройства не требует дополнительного механического усложнения, легко поддается регулировкам и позволяет моделировать типовой ряд короткофакельных устройств с широким углом дисперсии при высокой плотности и равномерности орошения. Оптимальное рабочее давление на входе в устройство составляет диапазон в пределах 0,25-2,5 МПа.

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

Источники информации

1. Патент №2159684 Устройство для диспергирования, авторы Шелковский В.К. и др.

2. Патент №2179073 Устройство для диспергирования, авторы Шелковский В.К. и др.

3. Решение о выдаче патента от 13.02.02 г. по заявке №2001107740/12 Устройство для диспергирования, авторы Шелковский В.К. и др.

4. Решение о выдаче патента от 19.07.02 г. по заявке №2001110297/12 Устройство для диспергирования, авторы Шелковский В.К. и др.

Использование: изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей и может быть использовано в теплоэнергетике, например в узле редуцирования острого пара, в водоснабжении при удалении двухвалентного железа из подземных и открытых источников, при аэрировании бытовых и близких к ним по составу сточных вод, в промышленном кондиционировании для насыщения влагой обрабатываемого воздуха, для охлаждения воды в контурах оборотного водоснабжения, в противопожарной технике для орошения защищаемых площадей. Сущность изобретения: устройство содержит конфузор, кавитационный стержень, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, при этом сопло и насадок снабжены проточками с острой и пологой составляющими гранями, а кромка насадка выполнена пилообразной, кавитационный стержень расположен по оси устройства с возможностью регулирования в продольном направлении и выполнен в виде цельной шпильки с торцевой площадкой на конце, обращенном навстречу потоку жидкости, при этом в верхней части сопла по его окружности выполнена перфорация. За счет углубления вакуума, возникающего между наружной поверхностью сопла и внутренней поверхностью насадка, повышается коэффициент полезного действия устройства. 1 ил.

Устройство для диспергирования жидкости, содержащее конфузор, кавитационный стержень, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, при этом сопло и насадок снабжены проточками с острой и пологой составляющими гранями, а кромка насадка выполнена пилообразной, кавитационный стержень расположен по оси устройства с возможностью регулирования в продольном направлении и выполнен в виде цельной шпильки с торцевой площадкой на конце, обращенном навстречу потоку жидкости, отличающееся тем, что в верхней части сопла по его окружности выполнена перфорация.