АКУСТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛИВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ Российский патент 2018 года по МПК B05B17/04 

Изобретение относится к средствам распиливания 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 №2345281, (прототип), 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.

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 для распыливания суспензий, содержащей корпус с размещенным внутри газоструйным излучателем акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена крышка, а перпендикулярно оси корпуса расположены трубки соответственно для подвода воздуха и раствора, причем внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплен завихритель воздушного потока, а в нижней части корпуса расположена распределительная шайба с по крайней мере двумя дроссельными отверстиями диаметром «d», которая через прокладку с зазором «s» контактирует с дроссельной шайбой, имеющей коническую поверхность, образуя кольцевое сопло, при этом нижняя часть корпуса оканчивается втулкой с по крайней мере двумя наклонными дроссельными отверстиями диаметром «d₁» для подвода раствора и раструбом для выхода диспергированной смеси, причем в распределительной шайбе, сооосно ей, расположен стержень с дефлектором диаметром «d₂», обращенном в сторону раструба, и резьбовым хвостовиком, на котором размещен колпачок, выполняющий функции осевого направляющего устройства вихревого потока воздуха.

На чертеже изображен общий вид акустической форсунки для распыливания суспензий.

Акустическая форсунка для распыливания суспензий содержит корпус 9 с размещенным внутри газоструйным излучателем. Корпус 9 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена крышка 10 с прокладкой 11. Перпендикулярно оси корпуса расположены трубки 1 и 2 соответственно для подвода воздуха и раствора. Внутри корпуса 9, соосно ему, жестко закреплен завихритель 8 воздушного потока. В нижней части корпуса 9 расположена распределительная шайба 7 с по крайней мере двумя дроссельными отверстиями 12 диаметром «d», которая через прокладку 6 с зазором 13 «s» контактирует с дроссельной шайбой 16, имеющей коническую поверхность 17, образуя кольцевое сопло. Нижняя часть корпуса 9 оканчивается втулкой 4 с по крайней мере двумя наклонными дроссельными отверстиями 14 диаметром «d₁», для подвода раствора и раструбом 21 для выхода диспергированной смеси.

Трубка 2 соединена с отверстием 3 и с кольцевой полостью 20 для подвода раствора к дроссельным отверстиям 14, расположенными на конической поверхности 15. В распределительной шайбе 7, сооосно ей, расположен стержень с дефлектором 5 диаметром «d₂», обращенном в сторону раструба 21, и резьбовым хвостовиком 19, на котором размещен колпачок 18, выполняющий функции осевого направляющего устройства вихревого потока воздуха.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:

Отношение диаметра «d» дроссельных отверстий 12 распределительной шайбы 7 к диаметру «d₁» дроссельных отверстий 14, расположенных на конической поверхности 15, лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=1,0÷2,0;

Отношение диаметра «d» дроссельных отверстий 12 распределительной шайбы 7 к зазору «s» между распределительной шайбой 7 и дроссельной шайбой 16, лежит в оптимальном интервале величин: d/s=1,5÷2,5.

Отношение диаметра «d₂» дефлектора 5, обращенного в сторону раструба 21 к зазору «s» между распределительной шайбой 7 и дроссельной шайбой 16, лежит в оптимальном интервале величин: d₂/s=5,5÷8,5.

Возможен вариант, когда к нижней части корпуса 9 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор 22 распылителя, а к торцевой конической поверхности раструба 21, прикреплен внутренний перфорированный диффузор 23 таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя.

Возможен вариант, когда к внешнему диффузору 22 соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки 24, на торцевой части которой со стороны, противоположной диффузору 22, закреплена перфорированная пластина 25.

Акустическая форсунка для распыливания суспензий работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 1 через завихритель 8 воздушного потока, обтекая колпачек 18, выполняющий функции направляющего элемента, поступает в дроссельные отверстия 12 распределительной шайбы 7, а затем через зазор 13 «s» между распределительной 7 и дроссельной 16 шайбами входит в коническую поверхность 16, расширяющуюся в сторону раструба 21, и встречает на своем пути стержень с дефлектором 5. Воздух подводится к газоструйному излучателю через отверстия 12 в распределительной шайбе 7 и попадает в кольцевое сопло, из которого вытекает в направлении кольцевого резонатора, образованного распределительной шайбой 7 и стержнем с дефлектором 5. В результате обтекания при сверхкритическом отношении давлений в струе возникает система скачков уплотнения, создающая сильные колебания скорости и давления воздуха, частота которых может быть и ультразвуковой. Жидкость вытекает из наклонных дроссельных отверстий 14 во втулке 4 корпуса 9 и попадает на коническую поверхность дроссельной шайбы 16. В результате растекания струек жидкости образуется жидкая пленка, которая подвергается воздействию пульсирующего воздушного потока. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию жидкости, подаваемой через трубку 2.

Возможен вариант, когда к торцевой поверхности раструба 21 прикреплен, посредством трех стержней 26, дополнительный резонатор 27, который выполнен в виде цилиндра, на боковой и торцевых поверхностях которого размещены по крайней мере три калиброванных резонансных дросселя 28, причем частоты акустических колебаний регулируются подбором диаметров дросселей 28 и объемом дополнительного резонатора 27.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности. В акустической форсунке для распыливания суспензий к нижней части корпуса форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя. К торцевой конической поверхности раструба для выхода диспергированной смеси прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя. К внешнему диффузору соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки, на торцевой части которой со стороны, противоположной диффузору, закреплена перфорированная пластина. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности распыления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Акустическая форсунка для распыливания суспензий, содержащая корпус с размещенным внутри газоструйным излучателем акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена крышка, а перпендикулярно оси корпуса расположены трубки соответственно для подвода воздуха и раствора, причем внутри корпуса соосно ему жестко закреплен завихритель воздушного потока, а в нижней части корпуса расположена распределительная шайба с по крайней мере двумя дроссельными отверстиями диаметром d, которая через прокладку с зазором s контактирует с дроссельной шайбой, имеющей коническую поверхность, образуя кольцевое сопло, при этом нижняя часть корпуса оканчивается втулкой с по крайней мере двумя наклонными дроссельными отверстиями диаметром d₁ для подвода раствора и раструбом для выхода диспергированной смеси, причем в распределительной шайбе соосно ей расположен стержень с дефлектором диаметром d₂, обращенным в сторону раструба, и резьбовым хвостовиком, на котором размещен колпачок, выполняющий функции осевого направляющего устройства вихревого потока воздуха, при этом отношение диаметра d дроссельных отверстий распределительной шайбы к диаметру d₁ дроссельных отверстий, расположенных на конической поверхности, лежит в оптимальном интервале величин d/d₁=1,0÷2,0, отношение диаметра d дроссельных отверстий распределительной шайбы к зазору s между распределительной шайбой и дроссельной шайбой лежит в оптимальном интервале величин d/s=1,5÷2,5; отношение диаметра d₂ дефлектора, обращенного в сторону раструба к зазору s между распределительной шайбой и дроссельной шайбой, лежит в оптимальном интервале величин: d₂/s=5,5÷8,5, отличающаяся тем, что к нижней части корпуса форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя, а к торцевой конической поверхности раструба прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя, а к внешнему диффузору соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки, на торцевой части которой со стороны, противоположной диффузору, закреплена перфорированная пластина.

2. Акустическая форсунка для распыливания суспензий по п. 1, отличающаяся тем, что к торцевой поверхности раструба прикреплен посредством трех стержней, дополнительный резонатор, который выполнен в виде цилиндра, на боковой и торцевых поверхностях которого размещены по крайней мере три калиброванных резонансных дросселя, причем частоты акустических колебаний регулируются подбором диаметров дросселей и объемом дополнительного резонатора.