Пневматическая форсунка Советский патент 1992 года по МПК B05B7/26 

Изобретение относится к устройствам для диспергирования жидкостей и суспензий и может быть использовано в различных областях промышленности, например, в химической, металлургической и других, а также в процессах охлаждения, обезвоживания и сушки суспензий, пульп и растворов.

Известна пневматическая форсунка, состоящая из корпуса для распылителя (воздуха) и расположенной по оси корпуса вставки с наружной винтовой направляющей для завихрения потока распылителя. Вставка с выходного торца имеет сферическую выемку с острой кольцевой кромкой по периферии.

В известной форсунке, имеющей полость смешения с центральным соплом, происходит аэродинамический срыв потока в области сферической поверхности вставки. Вследствие этого вблизи сопла на выходе жидкости создается разрежение, способствующее увеличению дисперсности и расхода распыливаемой жидкости.

Основные недостатки известной пневматической форсунки: низкая производительность при большом расходе воздуха высокого давления, в форсунке угол закручивания жидкости в камере очень мал и практически используется для равномерного заполнения жидкостью сечения конического сопла - камеры смешения. Следовательно, сечение отверстия выхода жидкости из вставки определяет толщину слоя жидкости и для сохранения качества распыления сечение сопла выхода жидкостного потока делают узким, что увеличивает его гидравлическое сопротивление и склонность к забиванию твердым осадком при распылении пульп, содержащих большое количество твердой фракции. Поэтому форсунка имеет ограничения по геометрическим размерам и соответственно по п роизводительности.

Известна также пневматическая форсунка, состоящая из корпуса с камерой смешения, отверстия для подачи жидкости на одном торце корпуса, соосном с соплом, расположенном на другом торце; перед соплом расположен завихритель в виде мно- гошнекового узла, который снабжен центральным отверстием. Для предотвращения сепарации жидкой фазы на стенках камеры и получения мелкодисперсного факела воздухоподающие отверстия выполнены радиальными.

Основные недостатки известной пневматической форсунки: большой расход воздуха на распыливание при радиальной подаче его в камеру смешения; склонность

к забиванию твердым осадком прираспыли- вании пульп, содержащих большое количество твердой фазы.

Наиболее близким к изобретению явля- 5 ется форсунка, содержащая корпус с камерой смешения и выходным соплом с отношением их диаметров 2-3, патрубок для подачи среды, размещенный в камере смешения перед соплом завихритель с на0 клонными лопастями на внутренней поверхности и тангенциальный патрубок с отношением его эквивалентного диаметра к диаметру камеры смешения 0,25-0,5.

Недостатком известной пневматиче5 ской форсунки является сравнительно большой удельный расход энергии на распыливание среды при изменении давления в патрубке подачи распыливаемой среды. Например, в случае увеличения

0 давления среды в пределах 0,2-0,4 МПа расход воздуха на ее распыливание возрастает в 2,5-3 раза, при этом удельный расход энергии возрастает с 0,4 до 0,75-0,8 кВт/м распыливаемой среды. В случае снижения

5 давления среды от 0,2 до 0,1 МПа удельный расход энергии на распыливание также возрастает (с 0,4 до 0,55-0,6 кВт/м3) из-за снижения эффекта механического дробления среды на лопастях завихрителя вследствие

0 снижения скорости потока среды. Кроме того, неоднородность распыла диспергируемой среды приводит к снижению производительности грануляционных установок из-за увеличения доли мелких частиц

5 в факеле распыла и, как следствие, увеличению ее в гранулированном продукте, например в азофосфате.

Цель изобретения - повышение качества распыливания и уменьшение энергозат0 рат.

Для достижения поставленной цели форсунка снабжена размещенным в патрубке для подачи среды регулирующим устройством в виде двух прилегающих друг к другу

5 подвижной и неподвижной пластин, образующих регулируемое отверстие для подачи среды с отношением площади его проходного сечения к площади сечения камеры смешения 0,05-0,25.

0

Такое конструктивное выполнение пневматической форсунки обеспечивает эффективное смешение продольного материального потока и тангенциального газового

5 потока в камере смешения и дальнейшую закрутку этих потоков и диспергирование полученной смеси на лопастях завихрителя перед выходом ее через сопло вывода среды. Это позволяет получать высокое качест- во распыливания при низких расходах

сжатого воздуха, т.е. при уменьшенных энергозатратах.

На чертеже представлен общий вид форсунки, разрез.

Пневматическая форсунка содержит корпус 1 с камерой 2 смешения и выходным соплом 3. Отношение диаметра камеры 2 смешения к диаметру сопла 3 выбирается равным 2-3. На корпусе 1 размещен патрубок 4 для подачи среды, а в камере 2 смеше- ния - завихритель 5 в виде съемного цилиндрического вкладыша с наклонными лопастями 6 на внутренней поверхности. Форсунка содержит также тангенциальный патрубок 7, отношение эквивалентного ди- аметра которого к диаметру камеры смешения выбрано равным 0,25-0.5.

Форсунка снабжена размещенным в патрубке 4 для подачи среды регулирующим устройством в виде двух пластин 8 и 9. Не- подвижная пластина 8 с отверстием 10 закреплена на входе в камеру 2 смешения. Подвижная пластина 9 закреплена на штоке 11, выведенном через крышку 12 и уплотняющий элемент 13 и соединенном с управля- ющим механизмом 14. Пластины 8 и 9 образуют между собой регулируемое отверстие для подачи среды с отношением площади его проходного сечения к площади сечения камеры смешения 0,05-0,25.

Форсунка работает следующим образом.

В патрубок 4 подачи среды подается поток (жидкость или суспензия), при этом площадь сечения отверстия в неподвижной пластине 8 и его конфигурацию по отношению к месту ввода распылителя можно изменять перемещением подвижной пластины 9 таким образом, чтобы взаимное расположение подачи среды (жидкости или суспензии) и распылителя обеспечивало частичное или полное взаимное перекрытие потоков при одновременном изменении величины расхода конфигурации струи вводимой среды. Изменение расположения мест ввода среды и распылителя и конфигурации струи среды за счет изменения проходного сечения отверстия подачи среды (жидкости или суспензии) и его конфигурации позволяет сократить энергетические затраты на диспергирование среды за счет снижения расхода распылителя (воздуха), увеличить испарительную способность и уменьшить неоднородность дисперсного состава факела распыливаемой среды предлагаемой пневматической форсункой. При этом тангенциально подаваемый поток распылителя

создает высокую степень взаимодействия между газовым и жидкостным потоками и приводит к оптимизации параметров рас- пыливания среды (жидкости или суспензии) при минимально подводимой энергии распылителя.

Экспериментальные исследования по распиливанию жидкости (суспензии) с помощью предлагаемой пневматической форсунки показали, что наиболее выгодное расположение регулируемого отверстия для прохода среды, образованного неподвижной и подвижной пластинами, определено над местом ввода патрубка распылителя, причем отношение площади сечения отверстия к площади сечения корпуса форсунки составляет 0,05-0,25. При таком расположении отверстия для ввода среды по отноше- нию к вводу распылителя (воздуха) создаются условия насосного эффекта, когда поток жидкости облегчает захват воздуха внутрь потока. Удельные энергетические затраты на распыливание жидкости при этом сокращаются, Кроме того, они могут быть оптимизированы при изменении технологических параметров среды (вязкости, плотности, давления) непосредственно в ходе ведения технологического процесса без его остановки.

Предлагаемая пневматическая форсунка позволяет уменьшить неоднородность дисперсного состава факела распыла и, как следствие, повысить производительность грануляционных установок, улучшить качество гранулированного продукта и снизить расход топлива на его производство.

Формула изобретения

Пневматическая форсунка, содержащая корпус с камерой смешения и выходным соплом с отношением их диаметров 2-3, патрубок для подачи среды, размещенный в камере смешения перед соплом завихритель с наклонными лопастями на внутренней поверхности и тангенциальный патрубок для подачи распылителя с отношением его эквивалентного диаметра к диаметру камеры смешения 0,25-0,5, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества распыла и уменьшения энергозатрат, она снабжена размещенным в патрубке для подачи среды регулирующим устройством в виде двух прилегающих одна к другой подвижной и неподвижной пластин, образующих регулируемое отверстие для подачи среды с отношением площади его проходного сечения к площади сечения камеры смешения 0,05-0,25.

Изобретение относится к устройствам для диспергирования жидкостей в процессах охлаждения в различных отраслях промышленности при повышении качества распыла и уменьшении энергозатрат. Форсунка снабжена размещенным в патрубке для подачи среды регулирующим устройством. Устройство выполнено в виде двух прилегающих одна к другой подвижной и неподвижной пластин. Пластины образуют регулируемое отверстие для подачи среды. Отношение площади проходного сечения этого отверстия к площади сечения камеры смешения выбрано в диапазоне 0,05-0,25.1 ил.