Пневмоакустический стержневой распылитель жидкости



Пневмоакустический стержневой распылитель жидкости
Пневмоакустический стержневой распылитель жидкости

 


Владельцы патента RU 2467807:

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ, ОТ ИМЕНИ КОТОРОЙ ВЫСТУПАЕТ МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТОРГОВЛИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (RU)

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей, использующим периодические ударные волны, создаваемые в недорасширенных газовых струях при их торможении резонансной камерой, и может быть использовано там, где необходимо получение мелких капель, например, для создания требуемой влажности воздуха в теплицах или ткацких цехах, при вакцинации животных, а также для создания газожидкостных пожаротушащих смесей. В пневмоакустическом стержневом распылителе жидкостей впускное газовое сопло выполнено цилиндрическим, а центральный стержень профилированным. Расположенная внутри сопла часть имеет коническую форму с углом расхождения 45-80°. Часть за срезом сопла имеет цилиндрическую форму. Место схождения цилиндрической и конической частей стержня расположено на срезе сопла. Использование в предложенном распылителе профилированного стержня с углом расхождения 45-80° увеличивает число мелких капель в среднем на 12%. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности дробления жидкости и получения с его помощью капель более малого размера. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей, использующим периодические ударные волны, создаваемые в недорасширенных газовых струях при их торможении резонансной камерой, и может быть использовано там, где необходимо получение мелких капель, например, для создания требуемой влажности воздуха в теплицах или ткацких цехах, при вакцинации животных, а также для создания газожидкостных пожаротушащих смесей.

При диспергировании жидкостей с помощью ударных волн, представляющих собой акустические колебания высокой интенсивности, используются те или иные пневматические устройства, позволяющие получать в газе пульсации с большой амплитудой и высокой частотой, позволяющие преодолевать силы поверхностного натяжения жидкости.

Размер капель при таком способе распыления определяется длиной волн неустойчивости в жидкости, причем для достижения капель с диаметром в десятки микрон требуются частоты ультразвукового диапазона. Подобные частоты при высокой амплитуде колебаний могут быть получены с помощью газоструйных генераторов, которые и являются основным элементом пневмоакустических распылителей.

Известен пневмоакустический распылитель жидкостей, в котором жидкость подается через систему отверстий, расположенных вне зоны генерации на длину волны акустических колебаний, создаваемых газоструйным генератором (Патент США №3070313, НКИ 239/102, опубл. 1962 г.)

Известен также пневмоакустический распылитель жидкостей, котором в качестве источника интенсивных акустических колебаний использован стержневой газоструйный генератор (Патент США №3667679, НКИ 239/102, опубл. 1972 г.).

Общим недостатком указанных пневмоакустических распылителей жидкости является недостаточная эффективность дробления жидкости и трудность получения с их помощью капель малого диаметра (менее 50 мкм), необходимых в ряде технологических процессов.

Известен пневмоакустический распылитель жидкостей, содержащий цилиндрический корпус, имеющий центральное отверстие, центральный стержень, установленный в центральном отверстии и имеющий часть, выступающую из цилиндрического корпуса, и впускной газовый канал, при этом цилиндрический корпус имеет впускной канал для жидкости, жидкостную кольцевую камеру, связанную с впускным каналом для жидкости, жидкостное сопло, связанное с жидкостной кольцевой камерой, и газовое сопло, охватывающее центральный стержень и связанное с впускным газовым каналом, причем на выступающей части центрального стержня установлен резонатор, рабочая поверхность которого обращена к газовому соплу, выполненному коническим сходящимся (Патент США №4408719, НКИ 239/101, опубл. 1983 г.).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность распыления, так как уверенную генерацию колебаний в стержневых излучателях можно получить только при нахождении резонатора от газового сопла на расстоянии примерно втрое большем, чем толщина кольцевой струи на срезе газового сопла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является пневмоакустический стержневой распылитель жидкости, состоящий из цилиндрического корпуса, имеющего центральное отверстие, центрального цилиндрического стержня, установленного в центральном отверстии и имеющего часть, выступающую из цилиндрического корпуса, и впускной газовый канал, причем указанный цилиндрический корпус имеет впускной канал для жидкости, жидкостную кольцевую камеру, связанную с указанным впускным каналом для жидкости, жидкостное сопло, связанное с жидкостной кольцевой камерой, и газовое сопло, охватывающее центральный стержень, при этом на выступающей части центрального стержня установлен резонатор, рабочая поверхность которого обращена к газовому соплу, причем указанные газовое сопло и жидкостное сопло выполнены соосными, жидкостное сопло находится дальше по радиусу от центральной осевой линии цилиндрического корпуса, а газовое сопло выполнено коническим сходящимся, а также обечайку, охватывающую цилиндрический корпус, при этом жидкостная кольцевая камера и жидкостное сопло образованы пазами в цилиндрическом корпусе, ограниченными внутренней поверхностью обечайки, (Патент РФ №2232647, МПК В05В 17/04, опубл. 2004 г.).

Недостатком указанного пневмоакустического распылителя жидкости является малая эффективность дробления жидкости и трудность получения с его помощью капель малого диаметра (менее 50 мкм), необходимых в ряде технологических процессов.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности дробления жидкости и получения с его помощью капель более малого диаметра.

Технический результат достигается за счет того, что в пневмоакустическом стержневом распылителе жидкостей, содержащем цилиндрический корпус, имеющий центральное отверстие с впускным газовым каналом, центральный стержень, установленный в центральном отверстии и имеющий часть, выступающую из цилиндрического корпуса, имеющего впускной канал для жидкости, жидкостную кольцевую камеру, связанную с впускным каналом для жидкости, жидкостное сопло, связанное с жидкостной кольцевой камерой, газовое сопло, охватывающее центральный стержень, кольцевой резонатор, установленный на выступающей части центрального стержня, рабочая поверхность которого обращена к газовому соплу, причем газовое сопло и жидкостное сопло выполнены соосными, жидкостное сопло находится дальше по радиусу от центральной осевой линии цилиндрического корпуса, обечайку, охватывающую цилиндрический корпус, при этом жидкостная кольцевая камера и жидкостное сопло образованы пазами в цилиндрическом корпусе, ограниченными внутренней поверхностью обечайки, впускное газовое сопло выполнено цилиндрическим, центральный стержень профилированным, причем расположенная внутри сопла часть имеет коническую форму с углом расхождения 45-80°, часть за срезом сопла имеет цилиндрическую форму, а место схождения цилиндрической и конической частей стержня расположено на срезе сопла, при этом впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера, установленного на внешней поверхности обечайки и соединенного с жидкостной кольцевой камерой.

Подобная конструкция стержня позволяет снизить влияние нарастающего пограничного слоя на цилиндрическом стержне у прототипа, что обеспечивает повышение продольного градиента статического давления в дозвуковой зоне струи перед резонатором, что, в свою очередь, приводит к росту интенсивности ударных волн, диспергирующих распыляемую жидкость.

Изобретение поясняется рисунками, где на Фиг.1 представлен разрез предлагаемого устройства, на Фиг.2 - дисперсные характеристики водяных капель, полученные на предлагаемом устройстве.

Пневмоакустический стержневой распылитель жидкости содержит цилиндрический корпус 1, имеющий центральное отверстие 2 и цилиндрическое газовое сопло 3, центральный стержень 4, установленный в центральном отверстии 2 и имеющий цилиндрическую часть 5, выступающую из сопла 3, и коническую часть 6, находящуюся внутри сопла 3 и имеющую угол конусности β=45-80°, отсчитываемый от вертикальной оси корпуса 1. Место пересечения конической 6 и цилиндрической 5 частей центрального стержня 4 расположено на уровне среза сопла 3. Центральный стержень 4 имеет впускной газовый канал 7 и проходные газовые каналы 8, а также кольцевой резонатор 9, выполненный на его выступающей за пределы сопла части 3, причем его рабочая поверхность обращена к газовому соплу 3. Обечайка 10, охватывающая корпус 1, имеет впускной штуцер 11 для подвода жидкости, распределительную кольцевую камеру 12 и жидкостные каналы 13, оканчивающиеся кольцевым жидкостным соплом 14. Указанные газовое сопло 3 и жидкостное сопло 14 выполнены соосными, жидкостное сопло 14 находится дальше по радиусу от центральной осевой линии цилиндрического корпуса 1, а газовое сопло 3 выполнено цилиндрическим. Предпочтительно, чтобы проходные жидкостные каналы 13 были равномерно распределены по окружности кольцевой камеры 12, а проходные газовые каналы 8 равномерно распределены по окружности центрального стержня 4.

Работа пневмоакустического стержневого распылителя жидкости происходит следующим образом. Газ при сверхкритическом давлении подается через впускной газовый канал 7 в центральном стержне 4 и проходные газовые каналы 8 в газовое сопло 3, выполненное в корпусе 1, формирующее кольцевую струю с числом Маха на срезе, равную 1. После расширения пристенная газовая струя, движущаяся вдоль цилиндрической поверхности 5 стержня 4, но не успевшая после точки перегиба стержня 4 приобрести заметный пограничный слой, тормозится полым кольцевым резонатором 9, находящимся на выступающей части центрального стержня 4, с образованием прямого скачка уплотнения и возникновением за ним дозвуковой зоны, которая представляет собой четвертьволновой резонатор с одной твердой границей (дно реального резонатора 9) и одной мягкой (прямой скачок уплотнения). Возникающие в этой зоне колебания усиливаются, раскачивая систему косых скачков и поверхность самой струи с образованием ударных волн. Распыляемая жидкость через впускной штуцер 11 и распределительную кольцевую камеру 12, образованную в корпусе 1 и обечайке 10, поступает через каналы 13 в жидкостное сопло 14, за пределами которого распадается под совместным действием ударных волн и высокоскоростного газового потока, выходящего из резонатора 9.

Сравнительные испытания пневмоакустического стержневого распылителя жидкости согласно изобретению с аналогичным по конструктивным параметрам прототипом, выполненные при распылении воды (производительность устройств 5, 7 кг/мин) и неизменной частоте генерации (26,7 кГц), показали, что использование предложенного профилированного стержня с углом конусности β=45° увеличивает число мелких капель в среднем на 12%. На фиг.2 приведены графики распределения капель для предложенной конструкции при рабочем давлении воздуха на распылителе Р=0,35 МПа. Графики, на фиг.2 обозначенные 1, соответствуют распределениям по диаметру капель, а обозначенные 2 - по объему (весу) капель. Из полученных данных видно, что изменение условий развития пограничного слоя в начале первой бочки недорасширенной струи позволяет сместить диапазон получаемых капель в зону более малых величин.

1. Пневмоакустический стержневой распылитель жидкостей, содержащий цилиндрический корпус, имеющий центральное отверстие с впускным газовым каналом, центральный стержень, установленный в центральном отверстии и имеющий часть, выступающую из цилиндрического корпуса, имеющего впускной канал для жидкости, жидкостную кольцевую камеру, связанную с впускным каналом для жидкости, жидкостное сопло, связанное с жидкостной кольцевой камерой, газовое сопло, охватывающее центральный стержень, кольцевой резонатор, установленный на выступающей части центрального стержня, рабочая поверхность которого обращена к газовому соплу, причем газовое сопло и жидкостное сопло выполнены соосными, жидкостное сопло находится дальше по радиусу от центральной осевой линии цилиндрического корпуса, обечайку, охватывающую цилиндрический корпус, при этом жидкостная кольцевая камера и жидкостное сопло образованы пазами в цилиндрическом корпусе, ограниченными внутренней поверхностью обечайки, отличающийся тем, что впускное газовое сопло выполнено цилиндрическим, центральный стержень - профилированным, причем расположенная внутри сопла часть имеет коническую форму с углом расхождения 45-80°, часть за срезом сопла имеет цилиндрическую форму, а место схождения цилиндрической и конической частей стержня расположено на срезе сопла.

2. Пневмоакустический стержневой распылитель жидкостей по п.1, отличающийся тем, что впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера, установленного на внешней поверхности обечайки и соединенного с жидкостной кольцевой камерой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой и легкой промышленности. .

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой и легкой промышленности. .

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

Изобретение относится к термической деаэрации жидкости и может быть применено для удаления неконденсирующихся газов, главным образом кислорода и свободной углекислоты, из питательной воды паротурбоустановки.

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли и химических вредностей и может найти применение, например, на предприятиях черной металлургии. .

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для распыливания жидкости, и может быть использовано в опрыскивающей технике для химической защиты растений, в туманообразователях для защищенного грунта, при обеззараживающей обработке животноводческих помещений и животных.

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости различной вязкости и может быть использовано в устройствах для получения высокодисперных аэрозолей, в частности в опрыскивающей технике для химической защиты растений, в туманообразователях для защищенного грунта, при обеззараживающей профилактической обработке животноводческих помещений и животных в сельскохозяйственном производстве.

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в промышленных и гражданских объектах с повышенной пожарной опасностью для локализации очагов возгорания. В акустическом пеногенераторе генератор акустических колебаний выполнен в виде конического сопла, соосного с корпусом, и имеющего кольцевое дроссельное отверстие. Внешний диаметр дроссельного отверстия образован срезом сопла и резонаторным стержнем и кольцевого объемного резонатора, образованного резонаторным стержнем и цилиндрической полостью с внешним диаметром в крепежном элементе. Полость объемного резонатора отстоит от среза сопла. Патрубок для подачи воздуха расположен перпендикулярно оси корпуса и соединен с кольцевой полостью, образованной валиком и внутренней поверхностью корпуса. На валике закреплена обойма с дроссельными отверстиями, соосными с кольцевым дроссельным отверстием. На валике также соосно закреплен резонаторный стержень. Распыляемая жидкость подается через патрубок, расположенный перпендикулярно оси корпуса в кольцевую полость, образованную кожухом и внешней поверхностью сопла. Один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом. В другом торце, охватывающем коническое сопло, выполнены дроссельные отверстия, соосные с кольцевым дроссельным отверстием. Со стороны, противоположной объемному резонатору, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка с сальником, которое установлено на свободном конце валика. На конце, противоположном маховичку, на торцевой части кожуха, закреплен раструб с сеткой для образования обильной пены. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности пожаротушения за счет введения акустического распылительного устройства. 1 ил.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой и легкой промышленности. В акустическом распылителе крепежный элемент выполнен в виде гайки, имеющей внутреннюю резьбовую часть, переходящую в кольцевую проточку, являющуюся полостью объемного резонатора. Гайка поджимается к торцевому буртику резонаторного стержня посредством контргайки. К гайке, со стороны, противоположной полостям кольцевого объемного резонатора, посредством контргайки, крепится рассекатель, выполненный в виде перфорированного диска с коэффициентом перфорации, лежащим в диапазоне оптимальных величин: 40%…60%. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности распыления. 1 ил.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой и легкой промышленности. В акустическом распылителе к резонаторному диску со стороны, противоположной полостям глухих отверстий, посредством винта крепится рассекатель, выполненный в виде перфорированного диска. Техническим результатом изобретения являются повышение эффективности распыления и надежности работы. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам, использующим для распыления жидкостей периодические ударные волны, создаваемые в сверхзвуковой газовой струе при ее торможении полым резонатором. В пневмоакустическом распылителе жидкостей внутри корпуса установлено тело резонатора с образованием на расстоянии l от дефлектора канавки шириной δ и глубиной h. Внутренняя часть тела резонатора выполнена в виде конической воронки с выходным диаметром. К конической воронке пристыкован диффузорный элемент. Впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера. Диаметр критического сечения выбран из условия получения в нем одного из поперечных резонансов на частоте работы газоструйного генератора. Техническим результатом изобретения является повышение дисперсности получаемых капель. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к области способов и устройств генерирования капель и может быть использовано, в частности, для синтеза шариков (или сфероидов) ядерных топливных материалов. В способе генерирования капель с модулируемым гранулометрическим спектром сталкивают струи жидкости с подложкой на заданной относительной скорости столкновения и создают вибрации в подложке по меньшей мере на одной частоте вибрации. Кроме того, нагревают подложку до температуры столкновения, при которой жидкая пленка, образующаяся при столкновении и подвергнутая вибрации, нагревается до основной температуры для комбинированного формирования основных капель из пленки. Затем перемещают капли через систему переноса/торможения/сортировки в направлении жидкости осаждения основных капель. Перемещение осуществляют при температуре перемещения. Используют совокупность параметров относительной скорости столкновения, частоты вибрации, основной температуры и температуры перемещения и модулируют гранулометрию сформированных основных капель, а также их скорость. Объектом изобретения является также устройство, позволяющее применять способ в соответствии с изобретением. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности генерирования капель в результате дробления очень вязких жидкостей, обеспечение возможности применения к жидкости осаждения или других явлений с высокими рисками забивания, получение капель с низкой скоростью и широким гранулометрическим спектром и в регулируемом режиме. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 14 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к экспресс-обнаружению агрессивных химических веществ кислого характера на горизонтальных, наклонных и вертикальных поверхностях. Для этого используют аэрозольное устройство для распыления индикаторных растворов. Орошение анализируемой поверхности проводят индикаторной рецептурой в виде монодисперсного аэрозоля с расстояния 10-15 см с последующим визуальным определением индикационного эффекта. Для обнаружения сильных кислот в качестве индикатора используют 0,05-0,1% раствор смеси двух индикаторов метилового красного и метилового желтого в соотношении 1:1 по объему в этиловом спирте. Для обнаружения слабых органических кислот используют 0,05-0,1% раствор 4-диэтиламинобензола в этиловом спирте. Изобретение обеспечивает получение наглядного индикационного эффекта, многократность использования и работоспособность устройства в течение не менее 2 лет. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей, использующим периодические ударные волны, создаваемые в недорасширенных газовых струях при их торможении резонансной камерой, и может быть использовано там, где необходимо получение мелких капель, например, для создания газожидкостных пожаротушащих смесей. Пневмоакустический распылитель жидкости содержит центральный стержень, установленный в центральном отверстии и имеющий часть, выступающую из цилиндрического корпуса. На выступающей части центрального стержня установлен кольцевой резонатор. Центральный стержень имеет коническую форму с углом расхождения 10-30°. Ось кольцевого резонатора расположена параллельно конусу центрального стержня. Торцевая поверхность обечайки и наружная поверхность выступающей части центрального стержня со стороны резонатора образуют между собой газоход с углом расхождения 15-35°. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности диспергирования и получение капель более мелкого размера, обеспечивающих при их испарении более интенсивный отвод тепла от зоны горения. 1 ил.
Наверх