АКУСТИЧЕСКАЯ ВИХРЕВАЯ ФОРСУНКА Российский патент 2018 года по МПК B05B17/04 

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является форсунка по патенту РФ №2509262, F02C 7/24, содержащая корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой (прототип).

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

Технический результат - повышение эффективности распыления жидкости.

Это достигается тем, что в акустической вихревой форсунке, содержащей корпус и элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных связанных между собой цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, образующую с внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра винтовую внешнюю полость, а внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями, и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку, имеющую, по крайней мере, одно дроссельное отверстие, и образующую с торцевой поверхностью шнека и внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра цилиндрическую камеру, которая посредством канала соединена с источником сжатого воздуха, а в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, которое с герметизирующей прокладкой образует коническую резонансную камеру, при этом дроссельное отверстие выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца», к торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса прикреплен диффузор, на срезе которого установлен рассекатель потока жидкости, выполненный в виде перфорированного кольца, соосного с диффузором.

На чертеже изображен общий вид форсунки для распыливания жидкостей.

Акустическая вихревая форсунка состоит из корпуса, состоящего из двух соосных связанных между собой цилиндрических втулок: втулки 5 большего диаметра и втулки 4 меньшего диаметра. Внутри втулки 4 меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек 1, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее. Внешняя поверхность шнека 1 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. При этом между внутренней поверхностью втулки 4 меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека 1 образована винтовая внешняя полость 3. Внутри шнека 1 выполнено отверстие 2 с левой (или правой) винтовой нарезкой, соединенное с трубкой 9 для подвода жидкости под давлением.

При этом направление винтовой нарезки отверстия 2, выполненного внутри шнека 1, может быть противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека.

Во втулке 5 большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка 7, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями, и которая жестко закреплена во втулке 5 большего диаметра, например посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку 6, имеющую, по крайней мере, одно дроссельное отверстие 14, и образующую с торцевой поверхностью шнека 1 и внутренней поверхностью втулки 4 меньшего диаметра цилиндрическую камеру 10, которая посредством канала 12 соединена с источником сжатого воздуха, например от компрессора (на чертеже не показано).

В цилиндрической полости фасонной втулки 7 расположен свободный конец трубки 9 для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце 8, которое с герметизирующей прокладкой 6 образует коническую резонансную камеру 13, при этом дроссельное отверстие 14 выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца». В торцевой поверхности фасонной втулки 7 выполнены глухие отверстия 11 под ключ.

К торцевой части втулки 4 меньшего диаметра корпуса прикреплен диффузор 15, на срезе которого установлен рассекатель 16 потока жидкости, выполненный в виде перфорированного кольца, соосного с диффузором 16.

Возможен вариант, когда к торцевой части втулки 4 меньшего диаметра корпуса, соосно и осесимметрично диффузору 15, прикреплен дополнительный рассекатель 17, выполненный в виде перфорированной цилиндрической обечайки, расположенной внутри диффузора между торцевыми поверхностями втулки 4 и перфорированного кольца 16, соосного с диффузором.

Возможен вариант, когда к торцевой части перфорированного кольца 16, соосного с диффузором 15, соосно и осесимметрично диффузору прикреплен дополнительный рассекатель 18, выполненный в виде перфорированной конической обечайки, основанием конуса которой является перфорированное кольцо 16, а вершина конуса лежит на оси корпуса форсунки.

Акустическая вихревая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию трубки 9 в отверстие 2 с винтовой нарезкой, образуя внутренний вращающийся поток жидкости, а подача сжатого воздуха осуществляется через канал в 12 цилиндрическую камеру 10, а из нее - в винтовую внешнюю полость 3, образуя внешний вращающийся поток воздуха.

На выходе из форсунки встречаются два вращающихся потока, причем один поток, внутренний - жидкости, совершает вращение в сторону, противоположную внешнему потоку воздуха. При взаимодействии вращающихся потоков на выходе из форсунки происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости и воздуха (внешнего и внутреннего). При этом суммарный мелкодисперсный вращающийся поток на выходе может иметь направление вращения, которое определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней или внутренней винтовых полостей, а может быть стационарным, в случае противоположного направления вращения потоков, и равенства их приведенных массовых скоростей. При этом коническая резонансная камера 13 с горловиной 14 резонатора «Гельмгольца» усиливает эффект дробления капель жидкости за счет наложения акустических колебаний, резонансная частота которых определяется размерами резонансной камеры 13 и горловины 14 резонатора «Гельмгольца», а также давлением воздуха, поступающего в резонансную камеру 13.

Шнек 1 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. При среднем давлении жидкости, подаваемой через цилиндрическое отверстие в трубке 9 под давлением 6…9 МПа, обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. Акустическая вихревая форсунка содержит корпус, в который запрессован шнек, и элементы для подвода жидкости и воздуха. Корпус состоит из двух соосных связанных между собой цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра. Внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью. Внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, образующую с внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра винтовую внешнюю полость. Внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением. Во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка. Внутренняя поверхность фасонной втулки образована конической и цилиндрической поверхностями. Фасонная втулка жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку, имеющую по крайней мере одно дроссельное отверстие и образующую с торцевой поверхностью шнека и внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра цилиндрическую камеру. Цилиндрическая камера посредством канала соединена с источником сжатого воздуха. В цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, которое с герметизирующей прокладкой образует коническую резонансную камеру. Дроссельное отверстие выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца». Направление винтовой нарезки отверстия, выполненного внутри шнека, противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека. К торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса прикреплен диффузор, на срезе которого установлен рассекатель потока жидкости, выполненный в виде перфорированного кольца, соосного с диффузором. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности распыления жидкости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Акустическая вихревая форсунка, содержащая корпус, в который запрессован шнек, и элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных связанных между собой цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, образующую с внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра винтовую внешнюю полость, а внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями, и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку, имеющую по крайней мере одно дроссельное отверстие и образующую с торцевой поверхностью шнека и внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра цилиндрическую камеру, которая посредством канала соединена с источником сжатого воздуха, а в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, которое с герметизирующей прокладкой образует коническую резонансную камеру, при этом дроссельное отверстие выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца», направление винтовой нарезки отверстия, выполненного внутри шнека, противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека, отличающаяся тем, что к торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса прикреплен диффузор, на срезе которого установлен рассекатель потока жидкости, выполненный в виде перфорированного кольца, соосного с диффузором.

2. Акустическая вихревая форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что к торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса соосно и осесимметрично диффузору прикреплен дополнительный рассекатель, выполненный в виде перфорированной цилиндрической обечайки, расположенной внутри диффузора между торцевыми поверхностями втулки и перфорированного кольца, соосного с диффузором.

3. Акустическая вихревая форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что к торцевой части перфорированного кольца, соосного с диффузором, соосно и осесимметрично диффузору, прикреплен дополнительный рассекатель, выполненный в виде перфорированной конической обечайки, основанием конуса которой является перфорированное кольцо, а вершина конуса лежит на оси корпуса форсунки.