Пневматическая форсунка с индукционной электризацией капель

 

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА С индакционной ЭЛЕКТРИЗАТЩЕЙ КАПЕЛЬ, содержащая корпус с конфузорным участком и каналами подачи жидкости й воздуха, сопло в виде диффузора. центральный индуцирукшшй электрод и контакт заземления, отличающ a я с я тем, что, с целью снижения .энергозатрат процесса индукционной электризации жидкости, ока снабжена охватывающей центральный индуцирующий электрод с кольцевым зазором для прохода жидкости вставкой с койусным наконечником, размещенным в конфузорном участке корпуса, с образованием конической кольцевой сужакнцепся щели, сообщенной с каналом подачи воздуха, причем сопло выполнено из электропроводного материала, соединено , с контактом заземления и охватывает центральный индуцирующий электрод ,, a вход сопла расположен в одной § плоскости с выходом конфузорного участка корпуса и концом конусного наконечника. 2. Форсунка ПОП.1, отлича ю щ a я с я тем, что угол наклона оси симметрии конической кольцевой щели к оси форсунки 30-50, a угол конусности диффузора - 12-18®,

,SU„„1 12995 А

СОЮЗ СООЕТСНИХ

OPW

-РЕСПУБЛИК

3(59 В 05 В 5 02

ЙЗСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 - -- " :-":- 1

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTBPCHCHV CBHBBlBHACTBV

1(21) 3267293/23-05 (22) 31.03.81 ,(46) 23.04.83. Врзл. Р 15 (72) М.И.Павлищев, A.Ë.Åðøîâ, :Л.Н.Малинский и В.В.Фещенко (71) киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 66.069.83(088.8) (56) 1. Чернобыльский И.И. и др.

Исследование работы пневматической форсунки высокого давления и электризацией капель.-Республ. межведом. научно-техн. сб. "Химическое машиностроение". Киев, "Техника", 1968, вып. б, с. 87.

2. Авторское свидетельство СССР

В 193690, кл. А 61 М 11/02, 1965 (прототип). (54)(57) 1.. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА

С ИНДУКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРИЗАЦИЕЙ КАПЕЛЬ> содержащая корпус с конфузорным

1 участком и каналами подачи жидкости и воздуха, сопло в виде диффузора, центральный индуцирующий электрод и контакт заземления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения энергозатрат процесса индукционной электризации жидкости, она снабжена охватывающей центральный индуцирующий электрод с кольцевым зазо« ром для прохода жидкости вставкой с. койусным наконечником, размещенным в конфузорном участке корпуса с образованием конической кольцевой сужающейся щели, сообщенной с канаЛом поДачИ воздуха, причем сопло выполнено из электропроводного материала, соединено.с контактом заземления и охватывает центральный индуцирующий электрод, а вход сопла расположен в одной Е плоскости с выходом конфузорного участка корпуса и концом конусного наконечника.

2 ° Форсунка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что угол наклона оси симметрии конической кольцевой Я щели к оси форсунки 30-50о, а угол конусности диффузора - 12-18е.

1012995

Изобретение относится к электрон-; но-ионной технологии, конкретнее к пневматическим форсункам для получе..ния электрически заряженных частиц

:жидкости в газовой среде и может применяться в медицине в системах кондиционирования воздуха бароопераци онных камер, в химической промышленности в системах очистки проьышленных газов и воздуха от взвешенных жидких частиц при улавливании в элек- 10 тростатическом поле, для осаждения распыливаемых жидких веществ на различные поверхности, для нейтрализации электростатических зарядов, например в авиации. 15

Известна форсунка с индукционной электризацией капель жидкости, содержащая корпус, выполненный из электроизоляционного материала, с каналами для подачи жидкости и сжа- того воздуха, центральный цилиндрический индуцирующий электрод, уста-. новленные в нижней части индуцирующего электрода съемные втулки для регулирования сечения воздушного канала, и съе ейный наконечник с резьбой для регулирования расхода распыляемой жидкости )1).

Недостатком этого устройства является невысокая эффективность зарядки капель, так как значительная частьЗ0 частиц распыляемой жидкости имеет электрический заряд, противоположный

go знаку основному заряду, что снижает эффективность зарядки. Кроме того, подводимое .к индуцирующему электроду Зз напряжение составляет 600-1200 В (относительно высокий потенциал электрода), что ограничивает возможность использования известной форсунки,например, в медицине, в барокамерах в ус 40 ловиях повышенного давления кислоро да.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности к достигаемому результату является пневматичес-45 кая форсунка с индукционной электризацией капель, содержащая корпус с .конфузорным участком и каналами подачи жидкости и воздуха, сопло в виде диффузора, центральный индуцирую щий электрод и контакт. заземления (2 .

Недостатком известного устройства является то, что в нем для осущест- . вления процесса электризации требуется подвод к индуцирующему центральному электроду высокого потенциала порядка 1-10 кВ, что обуславливает необходимость применения дорогостоящих и сложных в изготовлении источников высокого напряжения и повышает энергоемкость устройства. В этом 60 устройстве факел заряженных частиц также не изолирован от поверхности насадки, имеющей противоположный знак, что приводит к непроизводительным энергозатратам. 65

Цель изобретения — снижение энерго з атрат проце сса индукционной элект з ац ни жидко сти. "

Дпя достижения этой цели пневматическая форсунка с индукционной электризацией капель, содержащая корпус с конфузорным участком и каналамн подачи жидкости и воздуха, сопло в виде диффузора, центральный иидуцирующий электрод и контакт еаземления, снабжена охватывающей центральный индуцирующий электрод с, кольцевым зазором для прохода жидкости вставкой с конусным наконечником, размещенным в конфузорном участке корпуса с образованием конической кольцевой сужающейся щели, сообщенной с каналом подачи воздуха, причем сопло выполнено из электропроводного материала, соединено с контактом заземпения и охватывает центральный индуцирующий электрод, .- а вход сопла расположен в одной плоскости с выходом конфузорного участка корпуса и концом конусного наконечника.

Кроме того, угол наклона оси симметрии конической кольцевой щели к оси форсунки 30-50, а угол конус ности диффузора — 12-18

На фиг.1 изображена пневматическая форсунка с индукционной электризацией жидкости, общий вид, поперечный разрез; на фиг.2 — схема механизма индукционной зарядки капель жидкости, Пневматическая форсунка с индукци,онной электриз ацией жидкости содержит корпус 1 из электроизоляционного материала, например фторопласта, с конфузорным участком и каналами 2 и

3 подачи соответственно жидкости и воздуха, сопло 4 в виде диффузора и центральный индуцирующий электрод 5 из нержавеющей стали, подсоединенный посредством электроконтакта б к источнику напряжения (не показан). На индуцирующем электроде 5 выполнены 1 продольные шлицевые паузы для равномерной подачи жидкости.

Форсунка снабжена вставкой 7. с конусным наконечником 8, выполненной из электроизоляционного материала, например фторопласта, и соединенной с. корпусом 1 с помощью резьбового соединения. Вставка 7 охватывает центральный индуцирующий электрод 5 с кольцевым зазором 9 для проходе жидкости. Конусный наконечник 8 размещен в конфузорном участке корпуса с образованием конической кольцевой сужающейся щели, сообщенной с ка- налом 3 подачи воздуха через распределитель 10 воздуха или газа, выполненный в виде решетки из оргстекла с круглыми отверстиями, служащей для выравнивания скорости воздуха по ce-i чению канала. Соало 4 выполнено из

1012995 электропроводного материала, напри- кой поверхностью сопла 4 имеет вели- . мер нержавеющей стали, и соединено чину лорядка 1-10 мкм, поэтому малая с контактом 11 заземления. Солло 4 величина лотенциала между электродаохватывает центральный индуцирующий ми 20-30 В оказывается достаточной, электрод 5. Вход сопла 4 расположен чтобы обеспечить высокую напряжен-. !

s одной плоскости с выходом конфу- 5 ность электрического поля в зазоре зорного участка корпуса и концом между концом еще не оторвавшейся от пб конусного наконечника 8. верхности центрального электрода водяУгол наклона оси симметрии кони- ной нити и конической поверхностью эа-: ческой кольцевой щели к.осн форсун- земленного сопла 4 и произвести инки выбран 30-50,. а угол конусиости 10:дукционную электризацию капель жиддиффузора — 12-18О. Для подачи жид- кости. Кроме того, пограничный слой кости и воздуха в Форсунку предусмот- воздуха, текущий вдоль конической рены соответственно штуцеры 12 и 13. поверхности сопла, ограничивает в

Форсунка работает следующим обра- сопле Факел заряженных частиц жидкосзом. ти .и препятствует их осаждению на

К индуцирующему электроду 5 под- . конической поверхности сопла 4. водится через электроконтакт б посто- Выполнение угла наклона оси. сим- .. янное напряжение от источника пита- метрии конической кольцевой щели к. ния типа ИЭПП-1, а через электрокон- оси форсунки в пределах 30-50О и такт 11 сопло 4 заземляется. угла конусности диффузора сопла 12Распыливаемая жидкость (вода) лод 18 является оптимальными с точки. давлением поступает в штуцер 12 пода- зрения обеспечения условий эффективчи жидкости и оттуда s канал 2 подачи. ной индукционной зарядки капель жиджидкости, обтекает центральный инду- кости в форсунке. При выполнении цирующий электрод 5 и поступает в пе- этих углов, менее указанных величин, режимное сечение конфузорно-диффузор- нарушаются условия отражения воздуш ного канала, образованного конфузор- ного потока от поверхности цейтраль- ным участком корпуса 1 и соплом 4. -B . ного индуцирующего электрода за пеэто же сечение осуществляют подачу режимным сечением, меняются условия сжатого воздуха через штуцер 13 и дробления жидкостной пленки на струи, коническую кольцевую цель. Сжатый ЗО что влечет за собой увеличение зазовоздух, проходя через сужающуюся кр- ра между струей жидкости и поверхническую кольцевую щель, пережимное ностью сопла 4. Это ведет к снижению .сечение конфузорно-диффузорного кана- напряженности электрического поля и ла и далее через сопло 4, создает : к снижению эффективности индукционной. разрежение в пережимном сечении и 35 зарядки. подсасывает туда жидкость. Скорость Превышение указанных величин углов воздуха в выходном сечении коническо- способствует созданию таких гидродиго кольцевого канала 10 регулируется намнческих условий дробления пленку перемещением корпуса 1 относительно жидкости на струи, при которых обравставки 7. 4О зовавшиеся после распада струй заря- Стекающая тонкой кольцевой плен- женные капли жидкости прорываются чекой по центральному индуцирующему рез пограничный слой воздуха, текущий электроду 5 в пережимное сечение кон- вдоль конической поверхности сопла 4, фузорно-диффузорного канала жидкость и разряжаются, что также ухудшает усиспытывает воздействие струи воздуха, 45 ловия индукционной зарядки. входящего в это же сечение с большой Сопло 4 охватывает центральный инскоростью до 340 м/с под углом 30-50О дуцирующий электрод 5, что обеспечик направлению. движения пленки жидкос- вает при выполнении длины диффузора, ти. равной 1,5-2,5 диаметра центральйого

Воздух дробит пленку на струи в электрода 5, эффективную индукциойнУю пережимном сечении и, отражаясь под зарядку капель жидкости, движущихся углом, равным углу падения струи воз- . вдоль центрального электрода к выходуха на пленку жидкости, стекающую ду сопла. 4, в диапазоне производительпо поверхности центрального индуциру- ностей форсунки 15-250 кг/ч по распыющего электрода 5, захватывает сòðóê ливаемой жидкости. жидкости и вытягивает их в нити под B предлагаемой пневматической форуглом отражения вслед за отраженным сунке с индукционной,электризацией потоком воздуха s направлении кони- капель распыливаемой жидкости достиг ческой поверхности заземленного соп- ;нута воэможность снижения напряжения, ла 4. подаваемого иа центральный ийдуцирую. Однако коснуться конической по- 60 щий электрод, до 20 В (в известйом верхности сопла 4 нити жидкости не распылителе 1000 B), что .позволяет .могут, так как вдоль поверхности расшириТь область применения Форсунсопла 4 течет пограничный слой rasa ки в различных технологических про-. с высокой скоростью. Фактический за- цессах с применением электронно-ионзор между нитями жидкости.и коничес- 5 ной технологии и испольэовать болта

1012995

Pue./ дешевые и простые в работе источники напряжения (например, блок аккумуляторных батарей).

Предлагаемая форсунка испытана при распыливании воды. Диаметр цилин, дрического .центрального электрода составляет 12, 10, 6 мм. Диаметр пережимного сечения конфузорно-диффузорного канала составляет 14, 12, 10 мм. Длина зиффузорной части сопла составляет от 1,5 до 2,5 диаметров индуцирующего электрода 30, 25, 15 мм.

Угол наклона оси симметрии конического кольцевого канала для прохода газа . составляет 20, 30, 40, 50, 60 Угол конусности диффузора сопла составляет15

6, 10, 12 18, 24©. Сечение канала

3 подачи газа выполнено размером -неболее, чем s 2-2,5 раза превышающим размер конической кольцевой щели на выходе, т.е. соответственно 4 и 22 мм 2р или 3 и 1,5 мм. Испытания форсунки проводят в следующих интервалах изменения режимных йараметровг расход воды 15-250 кг/ч, расход воздуха, 100-180 м /ч, давление распыляющего воздуха 0,2-0,6 МПа, напряжение на центральном индуцирующем электроде 5

20-600 В, мощность, затрачиваемая на „роцесс индукционной электризации,,2 -10-,3-14 ..10-3 Вт, средний диаметр капель при распыливании форсункой

63,7 мкм.

Результаты испытаний показывают, что предлагаемая форсунка с индукционной электризацией жидкости по сравнению с известными обеспечивает большую до 250 кг/ч производительность по .распыливаемой жидкости при высокой дисперсности заряженных капель жид кости и низком потенциале.на индуци- . рующем электроде (20 В).

10 12-995.Составитель И. Волгина

Редактор Н.Рогулич Текред О.Неце - . .КорректорР.Макаренко

Г т

Заказ 2847/10 . Тираж 687. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делах изобретений и открытий

113035, иосква., М-35, Раушская наб., д.4/5

° Ф 4В 4Ь ВЮ Ю Ю ВЮ

Филиал ППП. "Патент", r.óæãîðîä, ул.Проектная, 4,