ФОРСУНКА АКУСТИЧЕСКАЯ Российский патент 2018 года по МПК B05B17/04 

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический распылитель - форсунка по патенту РФ №2345280, содержащая корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя (прототип).

Недостатком известной акустической форсунки является то, что она не обеспечивает высокой степени распыла.

Технический результат - повышение эффективности распыления.

Это достигается тем, что в акустической форсунке, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде стакана с днищем, корпус в котором выполнена цилиндрическая полость для подвода жидкости через трубку, расположенную в крышке, в верхней части которой расположен крепежный элемент, фиксирующий верхнюю часть стержня стрежневого газоструйного излучателя в сопле, выполненном в крышке, а верхняя часть стержня шарнирно соединена с нижней частью излучателя в крышке по крайней мере одного фиксирующего диска, выполненного в виде по крайней мере трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки, а между отверстием в днище корпуса и внешней поверхностью сопла крышки выполнен щелевой канал, по которому поступает жидкость, а между внутренней поверхностью конического отверстия и внешней поверхностью нижней части стержня выполнен кольцевой канал, по которому поступает распыливающий агент.

На чертеже изображен общий вид акустической форсунки для распыливания жидкостей.

Форсунка акустическая содержит выполненный в виде стакана с днищем корпус 5, в котором выполнена цилиндрическая полость 1 для подвода жидкости через трубку 16, расположенную в крышке 6. В корпусе 5 форсунки выполнена цилиндрическая проточка 8, в которой расположен упругий уплотняющий элемент 9, причем крышка 6 и корпус 5 соединены винтами 7. В верхней части крышки расположен крепежный элемент 10, фиксирующий верхнюю часть стержня 12 стержневого газоструйного излучателя 4 Гартмана, выполненного в сопле 18. По щелевому каналу 11 поступает в сопло 18 распыливающий агент. Между отверстием в днище корпуса 5 и внешней поверхностью сопла 18 крышки 6 выполнен щелевой канал 2, по которому поступает жидкость. Между внутренней поверхностью конического отверстия 17 и внешней поверхностью нижней части стержня 13 выполнен кольцевой канал 3, по которому поступает распыливающий агент, например воздух.

Верхняя часть стержня 12 шарнирно соединена с нижней частью стержня 13, которая фиксируется относительно конического отверстия 17, выполненного в крышке 6, посредством по крайней мере одного фиксирующего диска 14, выполненного в виде по крайней мере трех упругих лепестков 15, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки 6.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

отношение высоты h₁ излучателя 4 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 19 и нижней торцевой поверхностью сопла 18 лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ полости 20 излучателя 4 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9;

отношение внутреннего диаметра d₁ полости 20 излучателя 4 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3;

отношение внутреннего диаметра d₁ полости 20 излучателя 4 к высоте h₁ полости 20 лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷1,5.

К нижней части корпуса 5 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя, а к конической поверхности 19 стержневого газоструйного излучателя 4 Гартмана прикреплен внутренний перфорированный диффузор 22 таким образом, что выходные сечения внешнего 21 и внутреннего 22 диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя 4.

Форсунка акустическая работает следующим образом.

Жидкость под давлением подается в цилиндрическую полость 1, расположенную снаружи излучателя 4, откуда вытекает через щелевой канал 2 в виде пленки, которая подвергается воздействию колебаний скорости и давления, генерируемых пульсирующими скачками уплотнения, возникающими вблизи кольцевого канала 3 вследствие натекания сверхзвуковой струи на резонатор 4. В результате пленка дробится на мелкие капли, которые вместе с воздушной струей образуют факел распыленной жидкости.

Возможен вариант, когда к нижней части стержня 13, шарнирно соединенной с верхней частью стержня 12, прикреплены посредством по крайней мере трех растяжек 23, соединенных с внешним диффузором 21, по крайней мере три дополнительных резонатора 24, каждый из которых выполнен в виде цилиндра, на боковой поверхности которого размещены по крайней мере три калиброванных резонансных дросселя 25, причем частоты акустических колебаний регулируются подбором диаметров и длины дросселей 25.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности. В акустической форсунке к нижней части корпуса форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя. К конической поверхности стержневого газоструйного излучателя Гартмана прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя. Технический результат - повышение эффективности распыления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Форсунка акустическая, содержащая корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде стакана с днищем, корпус, в котором выполнена цилиндрическая полость для подвода жидкости через трубку, расположенную в крышке, в верхней части которой расположен крепежный элемент, фиксирующий верхнюю часть стержня стержневого газоструйного излучателя в сопле, выполненном в крышке, а верхняя часть стержня шарнирно соединена с нижней частью излучателя в крышке по крайней мере одного фиксирующего диска, выполненного в виде по крайней мере трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки, а между отверстием в днище корпуса и внешней поверхностью сопла крышки выполнен щелевой канал, по которому поступает жидкость, а между внутренней поверхностью конического отверстия и внешней поверхностью нижней части стержня выполнен кольцевой канал, по которому поступает распыливающий агент, при этом отношение высоты h₁ излучателя к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности и нижней торцевой поверхностью сопла лежит в оптимальном интервале величин h₁/h=1÷3, отношение внутреннего диаметра d₁ полости излучателя к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин d₁/d₂=0,7÷0,9, отношение внутреннего диаметра d₁ полости излучателя к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин d₁/d=1÷3, отношение внутреннего диаметра d₁ полости излучателя к высоте h₁ полости лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷1,5, отличающаяся тем, что к нижней части корпуса форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя, а к конической поверхности стержневого газоструйного излучателя Гартмана прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя.

2. Форсунка акустическая по п. 1, отличающаяся тем, что к нижней части стержня, шарнирно соединенной с верхней частью стержня, прикреплены посредством по крайней мере трех растяжек, соединенных с внешним диффузором, по крайней мере три дополнительных резонатора, каждый из которых выполнен в виде цилиндра, на боковой поверхности которого размещены по крайней мере три калиброванных резонансных дросселя, причем частоты акустических колебаний регулируются подбором диаметров и длины дросселей.