Пневматическая форсунка для распыливания жидких продуктов

 

Использование: распыливание в химической промышленности при диспергировании жидких продуктов, в том числе химических реактивов и особо чистых химических веществ при расширении эксплуатационых возможностей, упрощении конструкции и повышении качества распыливания . Сущность изобретения: газовое сопло 4 установлено с возможностью осевого перемещения относительно жидкостного сопла 3, выполнено с размещенной в нем коаксиально охватывающей жидкостную трубу 2 втулкой 5, разделяющей газовую полость сопла на прилегающую к жидкостной трубе основную полость 7 и дополнительную полость 8 и выполненной с тангенциальными каналами. Корпус снабжен цилиндрическим выступом, охватывающим поверхность втулки 5 и имеющим радиальные пазы для совмещения их с тангенциальными коническими втулками 5. Жидкостная трубка 2 выполнена с продольными пазами на наружной поверхности, колебательный контур с осевой полостью для прохода жид кости и размещен между торцами жидкостной трубы и жидкостного сопла. 13 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 05 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732751/05 (22) 17.07.89 (46) 30.09,92, Бюл, М 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Научно-производственного объединения "ИРЕА" (72) А.П,Фокин, М,В.Ðó÷êèíà, Б.Г,Волков, В.Г,Никитин и К.Г.Егоров (56) Авторское свидетельство СССР

N 1395382, кл. B 05 В 5/02, 1986. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ

РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ (57) Использование: распыливание в х..мической промышленности при диспергировании жидких продуктов, в том числе химических реактивов и особо чистых химических веществ при расширении зксплуатационых возможностей, упрощении конструкции и повышении качества распыИзобретение относится к технике распылительной сушки и успешно может быть использовано в химической промышленности при диспергировании жидких продуктов, в том числе, химических реактивов и особо чистых химических веществ.

Наиболее близкими из известных к заявляемому является пневматическая форсунка для распыливания жидких продуктов, содержащая корпус с осевой жидкостной трубой, заканчивающийся соплом, охваты-вающее жидкостную трубу, газовое сопло и колебательный контур.

Недостатком известной форсунки является сложность конструкции, низкое качест... Ж „„1764707 А1 ливания. Сущность изобретения; газовое сопло 4 установлено с возможностью осевого перемещения относительно жидкостного сопла 3, выполнено с размещенной в нем коаксиально охватывающей жидкостную трубу 2 втулкой 5, разделяющей газовую полость сопла на прилегающую к жидкостной трубе основную полость 7 и дополнительную полость 8 и выполненной с тангенциальными каналами, Корпус снабжен цилиндрическим выступом, охватывающим поверхность втулки 5 и имеющим радиальные пазы для совмещения их с тангенциальными коническими втулками 5, Жидкостная трубка 2 выполнена с продольными пазами на наружной поверхности, колебательный контур с осевой полостью для проходажидкости и размещен междуторцами жидкостной трубы и жидкостного сопла.

13 ил, во распыления, ограниченные зксплуата-ционные возможности.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей, упрощение конструкции и повышение качества распыливания.

Это достигается тем, что в пневматической форсунке для распыливания жидких продуктов, содержащий корпус с осевой жидкостной трубой, заканчивающейся соплом, охватывающую жидкостную трубу, газовое сопло и колебательный контур, согласно изобретению, газовое сопла установлено с возможностью осевого перемещения относительно жидкостного сопла, выполнено с размещенной в нем коаксиаль1764707 но охватывающей жидкостную трубу втулкой, разделяющей газовую полость сопла на прилегающую к жикостной трубе основную и дополнительную полость и выполненной с тангенциальными каналами, корпус снабжен цилиндрическим выступом, охватывающим наружную поверхность втулки и имеющим радиальные пазы для совмещения их с тангенциальными каналами втулки, при этом жидкостная труба выполнена с 1р продольными пазами на наружной поверхности, а колебательный контур выполнен с осевой полостью для прохода жидкости и размещен между торцами жидкостной трубы и жидкостного сопла. 15

На фиг.1 изображен общий вид форсунки; на фиг.2 — выпускная часть форсунки при внешнем смешении; на фиг.3 — выпускная часть форсунки при внутреннем смешении; на фиг.4 — нижняя часть форсунки с одним gp из вариантов выполнения колебательного контура, внешнее смешение; на фиг.5 — то же, внутреннее смешение; на фиг.6 — выпускная часть газового сопла; на фиг.7 — разрез А — А на фиг.2; на фиг.8 — разрез Б — Б на 25 фиг.4; на фиг.9 — сечение  — B на фиг.4; на фиг.10 — разрез à — Г на фиг.5; на фиг.11— разрез Д-Д на фиг.5; на фиг,12 — разрез Š— Е на фиг,6; на фиг.13 — разрез Ж вЂ” Ж на фиг.5, Пневматическая форсунка состоит из 3р корпуса 1,жидкостной питательной трубки

2, жидкостного и газового сопл 3 и 4 соответственно. Коаксиально газовому соплу 4 расположена охватывающая жидкостное сопло 3 втулка 5, укрепленная на корпусе 1 35 с возможностью осевого перемещения. На нарул ной поверхности жидкостной трубы 2 выполнены вертикальные пазы 6 для осевого прохода газа.

Втулка 5 образует основную 7 и дополнительную 8 газовую полости втулки 5, Цилиндрическая камера втулки 5 имеет тангенциальные каналы 9 для закручивания

- воздушного потока. Жидкостное сопло 3 со- 45 единяется с жидкостной трубкой 2 через колебательный контур в виде упругого элемента 10 и вибратора 11, установленных в нижней части. Упругий элемент 10 может быть выполнен в виде сильфона 12, причем 50 возможен вариант выполнения упругого элемента 10 в виде сильфона 13 с перфорацией во впадинах 9. Вибратор 11 представляет собой, например, полое кольцо 14 с прорезью и перемещающимся элементом Я

15 либо полый тор 16 с тангенциальными отверстиями на наружной поверхности и перемещающимся элементом в форме цилиндра 17 со смещенным центром тяжести (см. фиг.5 и 13).

В нижней части газового сопла 4 может быть выполнен паз 18 со встроенным в него. вибратором 11, выполненным в виде полого кольца 19 с тангенциальными отверстиями на внутренней части боковой поверхности (см, фиг,6 и 12).

По оси жидкостной питательной трубы

2 установлен центральный стержень 20, снабженный в нижней части иглой 21 для прочистки жидкостного сопла 3 от нароста продукта.

В нижней концевой части корпус 1 имеет вертикальные отверстия 22 для прохода распыливающего газа. Наружная поверхность втулки 5 скользит по внутренней поверхности концевой части цилиндрического выступа корпуса 1. В крайнем верхнем положении втулка 5 упирается в ограничительную фиксирующую втулку 23, Осевое перемещение и фиксация положения газового сопла с коаксиально расположенной втулкой 5 осуществляется с помощью накидной гайки 24 и контргайки 25, Сжатый воздух поступает в корпус форсунки через патрубок 26, продукт — в питательную трубу

2 через патрубок 27. Корпус 1 форсунки крепится к крышке распылительной сушилки или другого аппарата фланцем 28. Пневматическая форсунка для распыливания жидких продуктов может быть снабжена рубашкой 29, показанной пунктирной линией на фиг.1. . Форсунка работает следующим образом.

Продукт через патрубок 27 поступает в питательную жидкостную трубу 2 и в виде пленки стекает по поверхности к упругому элементу 10, Сжатый воздух, необходимый для диспергирования, подается через патрубок 26 и проходит через отверстия в фиксирующей втулке 23.

При крайнем верхнем положении газового сопла 4 и коаксиально расположенной втулке 5 форсунка работает в режиме внешнего смешения потоков, что особенно важно при распыле продуктов, с низкой начальной концентрацией и низкой плотностью (т,е. для данного режима характерны малые скорости жидкости по сравнению со скоростью газа).

Поток сжатого воздуха, минуя отверстия фиксирующей втулки 23, проходит через вертикальные пазы 6 для осевого прохода газа, выполненные на наружной поверхности жидкостной трубы 2, тангенциальные каналы 9, в стенках цилиндрической камеры втулки 5 перекрыты цилиндрическим выступом корпуса 1 форсунки, При прохождении воздушного потока область, прилежащую к упругому элементу 10, проис1764707 ходит его торможение, например, о гофры сильфона 12. Это приводит к появлению знакопеременных градиентов давления воздушного потока и генерации поля вы-. сокочастотных колебаний.

При прохождении воздушного потока вибратора 11, например, представляющего собой полое кольцо 14 с прорезью и перемещающимся элементом 15 s форме шара, через прорезь воздушный поток приводит в движение перемещающийся элемент 15.

Вибратор 11, благодаря гибкости упругого элемента 10, вибрирует, (усиливая в свою очередь колебания упругого элемента 10), генерируя поле интегральных колебаний, охватывающее область, прилежащую и к тонкостенным жидкостному, и газовому соплам, Амплитуда колебаний определяется упругостью материала вставки и величиной давления подаваемого сжатого воздуха.

При совпадении частот колебаний резко возрастает амплитуда за счет явлений резонанса, что интенсифицирует процесс диспергирования и способствует съему нароста с поверхности газового сопла. Сжатый воздух входит в газовое сопло 4 соосно с исходнымм раствором (организуется его осевая подача).

Исходный продукт через патрубок 27 поступает в питательную жидкостную трубу

2, откуда стекает по внутренней поверхности упругого элемента 10 к жидкостному соплу 3. Колебательные движения вибратора 11 и упругого элемента 10 генерируют высокочастотное поле, упругих колебаний воздействующее на пленку продукта, стекающего по его поверхности, способствуя ее предварительному дроблению (интенсифицирует процесс).

При выполнении упругого элемента 10 в виде сильфона с перфорацией во впадинах на пленку продукта, стекающую по внутренней поверхности сильфона, дополнительно воздействуют струи воздушного потока, врывающиеся через отверстия при достаточной растяжке сильфона, В этом случае форсунка в определенные периоды времени(весьма короткие) работает в режиме внутреннего смешения потоков.

Итак, выходя с большой скоростью из 50 сопла 4, газ захватывает " куски пленки" продукта, дробя их, Предлагаемая конструкция, таким образом, позволяет осуществлять предварительное дробление продукта поддействием высокочастотных упругий ко- 55 лебаний, генерируемых высокоскоростным газовым потоком и усиливаемых упругим элементом 10 с вибратором 11.

В случае крайнего нижнего положения газового сопла 4 и -коаксиально расположенной фигурной вставки 5 форсунка работает в режиме внутреннего смешения потоков (см. фиг.3 и 5). Для данного режима характерно приблизительное равенство скоростей дисперсной и газовой фаз.

Поток сжатого воздуха минуя отверстие — фиксирующей втулки 23 проходит через вертикальные окна отверстия 22, выполненные в цилиндрическом выступе корпуса 1 и через тангенциальные канавки втулки 5 (цилиндрической камеры), закручиваясь, входит во внутреннюю область газового сопла 4.

При прохождении воздушного потока область, прилежащую к упругому элементу

10, происходит его торможение, т.к. часть энергии расходуется на генерацию упругих колебаний (см, выше). При прохождении воздушного потока вибратора 11, например, представляющего собой тор 16 с тангенциальными отверстиями на наружной боковой поверхности и перемещающиеся элементом 17, выполненным в форме цилиндра со смещенным центром тяжести, происходит следующее: через тангенциальные отверстия на боковой поверхности воздух попадает во внутрь тора и приводит в движение цилиндр со смещенным центром тяжести 17. Одна шестая часть цилиндра 17 выполнена из вольфрама и имеет массу, равную остальной массе цилиндра, причем утяжеленная часть цилиндра расположена у торца.

При движении перемещающегося элемента 17 по сложной траектории вибратор

11, благодаря гибкости упругого элемента

10, вибрирует, усиливая в свою очередь колебаний упругого элемента 10. Генерируется поле упругих колебаний, охватывающее внешнюю поверхность тонкостенного жидкостного сопла 3, Амплитуда колебаний определяется упругостью материала вставки и величиной давления подаваемого сжатого воздуха. При совпадении частот колебаний резко возрастает амплитуда за счет явления резонанса; В результате чего интенсифицируется процесс диспергирования и организуется съем нароста с наружной поверхности жидкостного сопла, При наличии встроенного вибратора 11 в нижнюю часть газового сопла (выполненного в виде полого кольца 19 с тангенциальными отверстиями на внутренней части боковой поверхности) воздушный поток через тангенциальные каналы 9 попадает во внутреннюю область кольца 19 и приводит в движение перемещающийся элемент 17. В результате чего вибратор 11, вибрируя, приводит в колебание тонкостенную стенку газового сопла 4, что, в свою очередь, 1764707 обеспечивает самоочищение {съем нароста продукта, образующегося в ходе процесса), Исходный продукт через патрубок 27 поступает в питательную жидкостную трубу

2, откуда стекает по внутренней поверхно- 5 сти упругого элемента 10 к жидкостному соплу 3 (cM. выше в описании работы форсунки в режиме внешнего смешения потоков), Выходя из жидкостного сопла 3, "куски" пленки продукта захватываются и 10 дробятся закрученным воздушным потоком, который вместе с дисперсной фракцией вырывается из вибрирующего газового сопла 4 в камеру аппарата, При выходе из газового сопла 4 диспер- 15 сная фаза испытывает тормозящее воздействие газовой фазы, но из-за значительной инерционности дисперсной фазы ее скорость по длине факела падает менее интенсивно, чем скорость газовой фазы. Т,е., на 20 значительной части факела распыла форсунки в режиме внутреннего смешения гидродинамическое воздействием фаз определяется скоростью дисперсной фазы, 3. B случае промежуточного положения 25 газового сопла 4 и коаксиально расположенной втулки 5 форсунка работает в режиме внутреннего смешения потоков, в сочетании осевой и тангенциальной подач воздушного потока, 30

Использование предлагаемой форсунки позволит повысить эффективность распыливания, расширить технологические возможности, снизить энергозатраты в результате более полного использования энергии сжатого воздуха, а также увеличить время непрерывной работы без дополнительной прочистки сопла.

Формула изобретения

Пневматическая форсунка для распыливания жидких продуктов, содержащая корпус с осевой жидкостной трубой, заканчивающейся соплом, охватывающее жидкостную трубу газовое сопло и колебательный контур, отличающаяся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, упрощения конструкции и повышения качества распыливания, газовое сопло установлено с возможностью осевого перемещения относительно жидкостного сопла, выполнено с размещенной в нем коаксиально охватывающей жидкостную трубку втулкой, разделяющей газовую полость сопла на прилегающую к жидкостной трубе основную и дополнительную полость и выполненной с тангенциальными каналами, корпус снабжен цилиндрическим выступом, охватывающим наружную поверхность втулки и имеющим радиальные пазы для совмещения их с тангенциальными каналами втулки, при этом жидкостная труба выполнена с продольными пазами на наружной поверхности, а колебательный контур выполнен с осевой полостью для прохода жидкости и размещен между торцами жидкостной трубы и жидкостного сопла.

1764707

1764707

1764707

1764707

1764707 б-б

Фиг 8

176 Т07

Г-Г

1764707

Е-6

Составитель В, Ляпина

Редактор Л, Народная Техред М.Моргентал Корректор С, Лисина

Заказ 3330 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101