Распылитель жидкости

 

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости и может применяться в различных отраслях промышленности, в частности в химической промышленности при производстве минеральных удобрений. Техническим результатом изобретения является создание такого распылителя, который позволяет получить конический, геометрически четкий и полный факел с равномерной дисперсностью и плотностью в поперечном сечении вблизи орошаемой зоны. Согласно изобретению корпус в нижней части содержит три кольцевые полости и дополнительную конусообразную полость, выполненную в нижней части корпуса и сообщающуюся через выполненные в корпусе кольцевую щель, первую кольцевую полость и соединительные отверстия с второй кольцевой полостью, образованной наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью кожуха и соединенной с одним концом трубки подвода газа, другой конец которой соединен с полостью сопла, к которой подведен патрубок подачи газа. Патрубок подачи жидкости соединен с третьей кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью верхней части корпуса и наружной поверхностью сопла и сообщающейся через отверстия, выполненные во втулке, с конусообразной полостью. Направляющий элемент установлен на регуляторе подачи газа с возможностью перемещения и выполнен в виде двух цилиндров и двух усеченных конусов. Последние сопряжены между собой по большим основаниям в плоскости, расположенной ниже торца сопла. Каждое из меньших оснований конусов сопряжено с основаниями цилиндров. При этом нижняя часть регулятора подачи газа выполнена заодно с завихрителем. Полость сопла сообщена с конусообразной полостью через кольцевой зазор, образованным соплом и направляющим элементом, на нижнюю часть которого установлен с возможностью перемещения отражатель, выполненный в виде цилиндра и сопряженного с ним перфорированного диска. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости, а именно к форсункам пневмогидравлического действия, и может применяться в различных отраслях промышленности, в частности в химической промышленности при производстве минеральных удобрений.

Одним из требований при гранулировании минеральных удобрений методом напыления расплава на поверхность мелких гранул является требование равномерности размеров получаемых частиц, что в значительной мере определяется равномерностью нанесения плава на подаваемый материал, для чего требуются форсунки с факелом, обеспечивающим достаточную плотность, равномерность распыла по поперечному сечению факела и достаточно однородную дисперсность.

Известна, например, пневматическая форсунка внутреннего смешивания [1], содержащая корпус, сопло, вставку, снабженную винтовой направляющей для закрутки газа, камеру смешивания. В такой форсунке потоки газа и жидкости взаимодействуют перед истечением из форсунки в концевом объеме газового сопла, а не за пределами форсунки, что улучшает условия диспергирования. Однако форсунка данного типа не обеспечивает однородность диспергирования жидкости, т.е. отличается неравномерностью полученных частиц жидкости, а значит, и неравномерностью распыла и орошения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пневматическая форсунка [2], содержащая корпус, патрубки подачи жидкости и газа, сопло, соосно установленное корпусе, охваченное в нижней части втулкой и снабженное регулятором подачи газа, завихрителем, направляющий элемент и отражатель. Кроме того, форсунка содержит камеру смешивания. Патрубок для подачи жидкости соединен с трубой, соединенной с насадком, состоящим из цилиндрической части и конической, имеющей цилиндрические отверстия для подвода распыливаемой жидкости в камеру смешивания. На торце насадки закреплен конический отражательный диск с зазором к выходному торцу втулки, закрепленной на выходном торце корпуса, имеющий внутреннюю конусную поверхность. Внутренняя конусная поверхность состоит из трех, сопряженных друг с другом участков с разными углами наклона к оси форсунки соответственно 5-14, 3-15, 90-120^o. Направляющий элемент выполнен заодно с насадком.

В данной форсунке применение отражателя, а также форма втулки и насадка повышают качество распыла, стабилизируя дисперсность.

Однако резкое изменение направления выхода потока смеси из камеры смешивания вследствие сил инерции приводит к перераспределению плотности факела распыливаемой жидкости в поперечном сечении, что приводит также к нарушению однородности дисперсности за счет слияния отдельных частиц друг с другом. Кроме того, выходная щель, направленная под углом 90-120^oC к оси форсунки, формирует пустотелый по центру кольцеобразный с большим углом раскрытия факел, что не позволяет получить конический геометрически четкий и полный факел с равномерной дисперсностью и плотностью в поперечном сечении вблизи орошаемой зоны.

Задачей изобретения является создание такого распылителя жидкости, в котором взаимное расположение газовых и жидкостных каналов, а также расположение и форма направляющего элемента и отражателя позволяют получить конический, геометрически четкий и полный факел с равномерной дисперсностью и плотностью в поперечном сечении вблизи орошаемой зоны.

При использовании данного распылителя при гранулировании минеральных удобрений повышается качество послойного нанесения расплава на поверхность мелких гранул, таким образом улучшается качество получаемого продукта.

Задача изобретения решается тем, что в известной форсунке, содержащей корпус и патрубки подачи жидкости и газа, сопло, соосно установленное в корпусе, охваченное в нижней части втулкой и снабженное регулятором подачи газа и завихрителем, направляющий элемент и отражатель, согласно изобретению корпус в нижней части частично охвачен кожухом и снабжен трубкой подвода газа и содержит три кольцевые полости и конусообразную полость, выполненную в нижней части корпуса и сообщающуюся через выполненные в корпусе кольцевую щель, первую кольцевую полость и соединительные отверстия с второй кольцевой полостью, образованной наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью кожуха и соединенной с одним концом трубки подвода газа, другой конец которой соединен с полостью сопла, к которой подведен патрубок подачи газа, при этом патрубок подачи жидкости соединен с третьей кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью верхней части корпуса и наружной поверхностью сопла и сообщающейся через отверстия, выполненные во втулке, с конусообразной полостью, направляющий элемент установлен на регуляторе подачи газа с возможностью перемещения и выполнен в виде двух цилиндров и двух усеченных конусов, последние сопряжены между собой по большим основаниям в плоскости, расположенной ниже торца сопла и каждое из меньших оснований конусов сопряжено с основаниями цилиндров, при этом нижняя часть регулятора подачи газа выполнена заодно с завихрителем, полость сопла сообщена с конусообразной полостью через кольцевой зазор, образованный соплом и направляющим элементом, на нижнюю часть которого установлен с возможностью перемещения отражатель, выполненный в виде цилиндра и сопряженного с ним перфорированного диска.

В предлагаемом распылителе вся совокупность признаков создает дополнительный подвод газа в конусообразную полость, являющуюся камерой смешивания, что усиливает возмущающее действие газа на пленку жидкости у стенки полости, вследствие чего жидкость распадается на более мелкие капли и улучшаются условия диспергирования, в результате чего создается газожидкостная смесь достаточно равмерной дисперсности и плотности. Дальнейшее формирование факела происходит таким образом, что образовавшийся поток смеси на выходе из распылителя перераспределяется от центра к периферии и полученный факел отличается геометрически четким углом раскрытия, соответствующим углу наклона конусообразной полости, что позволяет уменьшить площадь орошаемого пятна и откорректировать дисперсность и плотность факела, повышая однородность и равномерность их распределения. Сформированный таким образом факел является коническим, геометрически четким и полным факелом с равномерной дисперсностью и плотностью в поперечном сечении вблизи орошаемой зоны.

Дополнительным преимуществом распылителя является возможность регулирования степени диспергирования в зависимости от свойств подаваемой жидкости.

На чертеже представлен распылитель жидкости в осевом продольном сечении.

Распылитель жидкости содержит корпус 1, в нижней части которого выполнена конусообразная полость 2. Полость 2 выполняет роль камеры смешивания подаваемого газа и жидкости. По оси корпуса 1 в его верхней части, посредством крышки 3 и втулки 4 установлено сопло 5. Втулка 4 охватывает нижнюю часть сопла 5. Втулка 4 выполнена сменной и снабжена калиброванными дозирующими отверстиями 6 для подачи жидкости в полость 2. Внутри сопла 5 при помощи резьбы размещен регулятор 7 подачи газа, в виде ступенчатого резьбового стержня в верхней части, и завихрителя 8 для закрутки газа в нижней части. На регуляторе 7 установлен с возможностью перемещения (например, при помощи резьбы) направляющий элемент 9, выполненный в виде двух цилиндров и двух усеченных конусов, последние сопряжены между собой по большим основаниям. Каждое из меньших оснований конусов сопряжено с основаниями цилиндров. На цилиндры элемента 9 нанесена резьба. Плоскость сопряжения усеченных конусов элемента 9 расположена ниже торца сопла 5. На нижний цилиндр направляющего элемента 9 установлен с возможностью перемещения отражатель 10. Он выполнен в виде цилиндра и сопряженного с ним перфорированного диска со щелями 11. Диаметр цилиндра отражателя 10 равен диаметру цилиндра направляющего элемента 9. Цилиндр и диск отражателя 10 сопряжены между собой по радиусу, равному 0,8-0,9 диаметра диска.

Направляющий элемент 9 образует с соплом 5 кольцевой зазор 12 для прохождения газа из полости сопла 5 в камеру 2. Зазор 12 в процессе наладки выбирается в пределах 0,8 - 1,5 мм.

Корпус 1 в нижней части выполнен таким образом, что в результате специальной проточки пере соединением методом сварки образует кольцевую щель 13 и первую кольцевую полость 14, соединенные между собой и с полостью 2. Кольцевая полость 14 при помощи соединительных отверстий 15, выполненных с равномерным шагом по окружности, соединена с второй кольцевой полостью 16, образованной наружной проточкой корпуса 1 и частично охватывающим корпус кожухом 17. Кольцевая щель 13 в зависимости от мощности распылителя выбирается в пределах 0,2-0,6 м по зазору.

Между соплом 5 и корпусом 1 перед сменной втулкой 4 установлена распределительная шайба с отверстиями 18 для подачи жидкости.

Распылитель снабжен патрубком 19 для подачи газа в полость сопла 5 и соединительной трубкой 20 подвода газа, один конец которой соединен с полостью сопла 5 напротив патрубка 19, а другой конец - с второй кольцевой полостью 16, являющейся уравнительной.

Распылитель снабжен также патрубком 21 подачи жидкости, соединенным с третьей кольцевой полостью 22, образованной внутренней поверхностью верхней части корпуса 1 и наружной поверхностью сопла 5. Полость 22 через отверстия 18 и калиброванные отверстия 6 сообщается с полостью 2.

Предлагаемый распылитель жидкости работает следующим образом.

Рабочий газ через патрубок 19 поступает в полость сопла 5, установленного посредством крышки 3 и втулки 4 в корпусе 1. Здесь газ разделяется на осевой и боковой потоки. Осевой поток газа, двигаясь по полости сопла 5, проходит через наклонные пазы завихрителя 8, выполненного в нижней части регулятора 7. Газ закручивается и попадает в сужающийся конический зазор 12. Здесь скорость его значительно увеличивается и газ выбрасывается в полость 2, играющую роль камеры смешивания, создавая при этом разрежение в зоне расположения отверстий 6 под сменной втулкой 4.

Благодаря возможности перемещения направляющего элемента 9 по оси размер зазора 12 можно регулировать в зависимости от свойств (вязкости) распыляемой жидкости, регулируя тем самым степень диспергирования жидкости.

Одновременно распыливаемая жидкость через патрубок 21 подается в полость 22 и через отверстия 18 распределительной шайбы равномерно поступает к калиброванным отверстиям 6 сменной втулки 4 и далее эжектируется в зону разрежения под втулкой 4, где смешивается с газом, истекающим через зазор 12, и далее по полости 2 перемещается к выходу.

Одновременно также рабочий газ из полости сопла 5 через трубку 20, уравнительную полость 16, образованную корпусом 1 и кожухом 17, соединительные отверстия 15, полость 14, сужающуюся щель 13 выбрасывается в полость 2.

Газ, выбрасываемый из кольцевой щели 13, локализует закрутку газа, выбрасываемого из зазора 12, производя дополнительное перемешивание и измельчение предварительно полученной газожидкостной смеси. В пределах границы полости 2 и на выходе из нее получается смесь достаточно равномерной дисперсности и плотности в поперечном сечении. Однако за пределами полости 2, по мере удаления от нее, плотность автоматически уменьшается от центра к периферии за счет увеличения площади орошаемого пятна и прямолинейности движения отдельных частиц жидкости.

Полученная в пределах полости 2 смесь далее подается на отражатель 10 со щелями 11. Установка такого отражателя корректирует плотность факела в поперечном сечении на выходе из разбрызгивателя таким образом, что при достижении частиц жидкости орошаемой поверхности плотность орошения становится равномерной.

Возможность перемещения отражателя 10 вдоль оси направляющего элемента 9 позволяет корректировать в зависимости от свойств жидкости требуемого расстояния от разбрызгивателя до поверхности плотность факела до равномерной у орошаемой поверхности.

Формула изобретения

Распылитель жидкости, содержащий корпус и патрубки подачи жидкости и газа, сопло, соосно установленное в корпусе, охваченное в нижней части втулкой и снабженное регулятором подачи газа и завихрителем, направляющий элемент и отражатель, отличающийся тем, что корпус в нижней части частично охвачен кожухом и снабжен трубкой подвода газа и содержит три кольцевые полости и конусообразную полость, выполненную в нижней части корпуса и сообщающуюся через выполненные в корпусе кольцевую щель, первую кольцевую полость и соединительные отверстия с второй кольцевой полостью, образованной наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью кожуха и соединенной с одним концом трубки газа, другой конец которой соединен с полостью сопла, к которой подведен патрубок подачи газа, при этом патрубок подачи жидкости соединен с третьей кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью верхней части корпуса и наружной поверхностью сопла и сообщающейся через отверстия, выполненные во втулке, с конусообразной полостью, направляющий элемент установлен на регуляторе подачи газа с возможностью перемещения и выполнен в виде двух цилиндров и двух усеченных конусов, последние сопряжены между собой по большим основаниям в плоскости, расположенной ниже торца сопла, и каждое из меньших оснований конусов сопряжены с основаниями цилиндров, при этом нижняя часть регулятора подачи газа выполнена заодно с завихрителем, полость сопла сообщена с конусообразной полостью через кольцевой зазор, образованный соплом и направляющим элементом, на нижнюю часть которого установлен с возможностью перемещения отражатель, выполненный в виде цилиндра и сопряженного с ним перфорированного диска.

РИСУНКИ

Рисунок 1