АКУСТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ 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 №2328349, 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 для распыливания жидкостей, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубку для подвода распыливающего агента и жидкости, корпус выполнен в виде цилиндрической втулки с двумя каналами для подвода воздуха, причем по центру корпуса расположен стержень с соосным корпусу воздушным каналом, при этом жидкость из корпуса форсунки через трубку, воздушный канал и по крайней мере два противолежащих отверстия вытекает на кольцевую площадку через коническую поверхность резонаторной шайбы, причем угол между осью форсунки и направлением каждой струи жидкости из наклонных отверстий лежит в оптимальном диапазоне: 55°÷65°, а перпендикулярно оси корпуса расположена трубка, которая соединена с двумя каналами для подвода воздуха, а в корпусе, соосно его оси, расположены дроссельная шайба с коническим отверстием и цилиндрическим и резонаторная шайба, в которой выполнены два противоположно направленных воздушных сопла прямоугольного сечения размером 1×3 мм и по крайней мере два объемных резонатора размером 1,5×3×1,5 мм, при этом шайбы скреплены между собой и с корпусом посредством обоймы, которая завальцована в проточке корпуса.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез А-А акустической форсунки для распыливания жидкостей, на фиг. 2 - профильная проекция фиг. 1.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей содержит корпус 3, выполненный в виде цилиндрической втулки с двумя каналами 10 для подвода воздуха. По центру корпуса расположен стержень 16 с соосным корпусу воздушным каналом 8.

Жидкость из корпуса 3 форсунки через трубку 2, воздушный канал 8 и по крайней мере два противолежащих отверстия 15 вытекает на кольцевую площадку 17 через коническую поверхность 14 резонаторной шайбы 6. Угол между осью форсунки и направлением каждой струи жидкости из наклонных отверстий 15 лежит в оптимальном диапазоне: 55°÷65°. В результате растекания струй жидкости образуется тонкая пленка над по крайней мере двумя выходными отверстиями 11, где эта пленка дробится пульсирующим потоком воздуха, поступающего из резонатора 4. Перпендикулярно оси корпуса 3 расположена трубка 1 для подвода воздуха, которая соединена с двумя каналами 10 для подвода воздуха. В корпусе, соосно его оси, расположены дроссельная шайба 7 с коническим отверстием 12 и цилиндрическим 13 и резонаторная шайба 6. В резонаторной шайбе 6 выполнены два противоположно направленных воздушных сопла 5 (прямоугольного сечения 1×3 мм) и по крайней мере два объемных резонатора 4 (размером 1,5×3×1,5 мм). Шайбы 6 и 7 скреплены между собой и с корпусом 3 посредством обоймы 9, которая завальцована в проточке 18 корпуса 3.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

отношение диаметра d внутреннего отверстия воздушного канала 8 резонатора 4 к диаметру d₁ внешней поверхности стержня 16 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;

отношение диаметра d внутреннего отверстия воздушного канала 8 резонатора 4 к диаметру d₂ наклонных отверстий 15 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₂=1,5÷3,0.

Возможен вариант, когда к торцевой части обоймы 9 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор 19 распылителя, а к конической поверхности стержневого газоструйного излучателя, прикреплен внутренний перфорированный диффузор 20 таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя.

Возможен вариант, когда к внешнему диффузору 19, соосно прикреплен дополнительный рассекатель потока, выполненный в виде цилиндрической обечайки 21, на торцевой части которой, со стороны, противоположной диффузору 19, закреплена перфорированная пластина 22.

Акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 1, затем по каналам 10, выполненным в корпусе 3. После чего поступает по отверстиям 12 и 13 в дроссельной шайбе 7 и через коническую поверхность 14 резонаторной шайбы 6, минуя резонатор 4, через отверстия 11 и воздушные сопла 5 выходит в направлении наклонных отверстий 15. Жидкость из корпуса форсунки 3 через трубку 2, воздушный канал 8 и по крайней мере два противолежащих отверстия 15 вытекает на кольцевую площадку 17 через коническую поверхность 14 шайбы 6. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в кольцевой зазор, при этом, ударяясь, создает звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Указанная форсунка обеспечивает хорошее качество распыления при малых расходах воздуха. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.

Возможен вариант, когда к центру торцевой поверхности стержня 16 с соосным корпусу воздушным каналом 8 прикреплен, посредством стержня 23, дополнительный резонатор 24 который выполнен в виде цилиндра, на боковой и торцевых поверхностях которого размещены, по крайней мере три калиброванных резонансных дросселя 25, причем частоты акустических колебаний регулируются подбором диаметров дросселей 25 и объемом дополнительного резонатора 24.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности. В акустической форсунке для распыливания жидкостей к торцевой части обоймы форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя. К конической поверхности стержневого газоструйного излучателя 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, 2 ил.

1. Акустическая форсунка для распыливания жидкостей, содержащая корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора и трубки для подвода распыливающего агента и жидкости, корпус выполнен в виде цилиндрической втулки с двумя каналами для подвода воздуха, причем по центру корпуса расположен стержень с соосным корпусу воздушным каналом, при этом жидкость из корпуса форсунки через трубку, воздушный канал и по крайней мере два противолежащих отверстия вытекает на кольцевую площадку через коническую поверхность резонаторной шайбы, причем угол между осью форсунки и направлением каждой струи жидкости из наклонных отверстий лежит в оптимальном диапазоне: 55°÷65°, а перпендикулярно оси корпуса расположена трубка, которая соединена с двумя каналами для подвода воздуха, а в корпусе соосно его оси расположены дроссельная шайба с коническим и цилиндрическим отверстиями и резонаторная шайба, в которой выполнены два противоположно направленных воздушных сопла прямоугольного сечения размером 1×3 мм и по крайней мере два объемных резонатора размером 1,5×3×1,5 мм, при этом шайбы скреплены между собой и с корпусом посредством обоймы, которая завальцована в проточке корпуса, при этом отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности стержня лежит в оптимальном интервале величин d/d₁=0,3÷0,7, отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₂ наклонных отверстий лежит в оптимальном интервале величин d/d₂=1,5÷3,0, отличающаяся тем, что к торцевой части обоймы форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя, а к конической поверхности стержневого газоструйного излучателя 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 жидкостей по п. 1, отличающаяся тем, что к центру торцевой поверхности стержня с соосным корпусу воздушным каналом прикреплен посредством стержня 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.