Устройство для орошения (варианты)

Изобретение относится к устройствам для орошения и нанесения жидкостей или других текучих материалов на поверхность изделий и может быть использовано в химической, металлургической, металлообрабатывающей промышленности, в частности для нанесения покрытий на поверхность минеральных удобрений в псевдоожиженном слое. Устройство для орошения содержит коллектор со штуцером для подвода материала, подаваемого на орошение, и две перегородки с отверстиями. Одна из перегородок выполнена твердой. Другая перегородка выполнена из эластичного материала и плотно прилегает к твердой перегородке. Материал, подаваемый на орошение, проходит сначала через отверстие в твердой перегородке, а затем через отверстие в эластичной перегородке. Каждое отверстие в эластичной перегородке выполнено напротив соответствующего отверстия в твердой перегородке. По второму варианту эластичная перегородка может быть расположена так, что она покрывает боковые стенки и выход отверстия в твердой перегородке. Отверстие в эластичной перегородке расположено на выходе из отверстия в твердой перегородке. По третьему варианту устройство для орошения также содержит коллектор со штуцером для подвода материала, подаваемого на орошение, с по крайней мере одним отверстием. В отверстие вставлен колпачок из эластичного материала с отверстием в вершине, имеющий в своем основании буртик. Техническим результатом группы изобретений является обеспечение необходимого объемного расхода орошающего материала при одновременном исключении засорения отверстий за счет эластичности и упругости материала одной из перегородок, что позволяет изменять размер отверстий в зависимости от давления орошающего материала. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для орошения и нанесения жидкостей или других текучих материалов на поверхность изделий и может быть использовано в химической, металлургической, металлообрабатывающей промышленности и др., в частности для нанесения покрытий на поверхность минеральных удобрений в псевдоожиженном слое.

В химической промышленности широко используется способ орошения, заключающийся в подаче жидкости под действием разности давлений через перфорацию в твердой перегородке, например в трубах. Орошаемым объектом могут быть трубы теплообменника, насадка абсорбера, псевдоожиженный слой диспергированного (гранулированного) материала, запыленный газ и др.

Устройства, реализующие этот способ, могут представлять собой, например, прямой участок перфорированной трубы, крестовину из перфорированных труб, а также трубы с присоединенными перфорированными ответвлениями разной длины, обусловленной геометрией корпуса аппарата. Такого рода устройства описаны в технической литературе [Ю.А. Головачевский. Оросители и форсунки скрубберов химической промышленности. - М.: Машиностроение, 1967 г., стр. 151] и являются наиболее близкими по технической сущности к заявляемой группе изобретений.

Анализ процесса подачи жидкости для орошения, проводимого с помощью известных устройств, показывает, что орошение с небольшим объемным расходом жидкости приводит к необходимости использовать перфорацию малых размеров, то есть отверстия малых диаметров. Как отмечается в технической литературе [Ю.А. Головачевский. Оросители и форсунки скрубберов химической промышленности. - М.: Машиностроение, 1967 г., стр. 152], такие отверстия «закупориваются», то есть забиваются, засоряются. Отверстия большого диаметра не закупориваются, но и не обеспечивают требуемый объемный расход жидкости или плотность орошения.

Таким образом, к отверстиям, через которые непосредственно осуществляется орошение, возникают противоречивые требования, в соответствии с которыми они должны быть выполнены большого и малого диаметра одновременно.

Следует отметить, что подаваемый на орошение материал истекает из оросителя в том случае, если давление жидкости внутри оросителя больше давления орошаемой среды.

Цель предлагаемого изобретения - устранить указанное противоречие, то есть предложить конструкцию устройства с величиной отверстий такого размера, который позволит обеспечить необходимый объемный расход подаваемого на орошение материала или плотность орошения при одновременном исключении засорения отверстий.

Заявителем предлагаются четыре варианта исполнения устройства, которые обеспечивают достижение заявленного технического результата.

Устройство по первому варианту исполнения содержит две перегородки с отверстиями, одна из которых является твердой, а вторая выполнена из эластичного материала, плотно прилегает к твердой перегородке и расположена так, что материал, подаваемый на орошение, проходит сначала через отверстие в твердой перегородке, а затем через отверстие в эластичной перегородке, причем каждое отверстие в эластичной перегородке выполнено напротив соответствующего отверстия в твердой перегородке, преимущественно соосно ему. Толщина эластичной перегородки предпочтительно составляет от 0,5 до 3 мм.

Твердая перегородка преимущественно выполнена из стали, а эластичная из силиконовой резины. Отверстия в эластичной перегородке выполнены в виде разрезов или проколов.

Перегородки могут быть выполнены в виде труб, где эластичная труба надета на твердую трубу, а на участках труб между отверстиями установлены крепления (фиксаторы, стяжка), преимущественно в виде хомута, например кабельные нейлоновые хомуты типа КСС.

Устройство может содержать коллектор в виде кольца, к которому одним концом закреплены по направлению к его центру по крайней мере три трубы, где эластичная труба надета на твердую трубу, другой конец которых заглушен, а также штуцер для подачи орошающего материала.

Устройство по второму варианту исполнения содержит две перегородки с отверстиями, одна из которых является твердой, а вторая выполнена из эластичного материала, плотно прилегает к твердой перегородке и расположена с внутренней стороны твердой перегородки, причем каждое отверстие в эластичной перегородке выполнено напротив соответствующего отверстия в твердой перегородке, преимущественно соосно ему. Толщина эластичной перегородки предпочтительно составляет от 0,5 до 3 мм.

Эластичная перегородка расположена так, что она покрывает боковые стенки и выход отверстия в твердой перегородке, при этом отверстие в эластичной перегородке расположено на выходе из отверстия в твердой перегородке.

Твердая часть преимущественно выполнена из стали, а эластичная из силиконовой резины. Отверстия в эластичной перегородке выполнены в виде разрезов или проколов.

Устройство для орошения по третьему варианту исполнения содержит твердую перегородку с по крайней мере одним отверстием, в которое вставлен колпачок из эластичного материала с отверстием в вершине, имеющий в своем основании буртик. Отверстие в колпачке выполнено преимущественно соосно отверстию в твердой перегородке.

Колпачок предпочтительно имеет толщину стенок 0,3-2 мм в месте расположения в нем отверстия и толщину 0,5-1,5 мм вдоль стенок отверстия в твердой перегородке.

Вершина колпачка может быть выполнена с расширением и соответствующее расширение выполнено с внешней стороны отверстия в твердой перегородке. Иначе вершина выполнена в виде буртика.

Твердая перегородка предпочтительно выполнена из пластмассы.

Предлагаемые варианты исполнения устройства для орошения позволяют исключить засорение отверстий, достигая при этом необходимый объемный расход подаваемого на орошение материала за счет свойств эластичного материала одной из перегородок.

Такой материал должен обладать способностью к растяжению при воздействии давления подаваемого на орошение материала, а также обладать упругостью, достаточной, чтобы прийти в первоначальное состояние (такое, что отверстия в эластичной перегородке «закрываются», не пропуская частицы внешней среды) при величине давления, близкой к давлению в среде орошения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 представлено предпочтительное исполнение изобретения по первому варианту;

- на фиг. 2 представлено предпочтительное исполнение изобретения по второму варианту;

- на фиг. 3 представлено исполнение изобретения по первому варианту, где устройство содержит коллектор;

- на фиг. 4 представлено изобретение по третьему варианту исполнения, где вершина выполнена с расширением;

- на фиг. 5 представлено изобретение по третьему варианту исполнения, где вершина выполнена в виде буртика.

Стрелкой на чертежах обозначено направление движения материала, подаваемого на орошение.

Устройство по первому и второму варианту исполнения (см. фиг. 1, фиг. 2) содержит перегородки 1 и 2, где перегородка 1 является твердой и может быть выполнена из стали, а перегородка 2 выполнена из эластичного материала, например из силиконовой резины.

Перегородки 1 и 2 плотно прилегают друг к другу, чтобы не допустить проникновение подаваемого на орошение материала в пространство между ними, и в каждой соответственно выполнены преимущественно соосно друг другу отверстия 3 и 4, через которые осуществляется орошение.

Отверстие 4 выполняется таким способом и такого размера, что при давлении в орошающем материале, близком или равном давлению окружающей среды, отверстие 4 герметизируется за счет сил упругости материала перегородки 2, не пропуская при этом загрязнения из внешней среды.

Отверстие 4 может быть выполнено в виде прокола или разреза.

В соответствии с первым вариантом исполнения эластичная перегородка 2 расположена так, что подаваемый на орошение материал проходит сначала через отверстие 3 в твердой перегородке 1, а затем через отверстие 4 в эластичной перегородке 2, которое преимущественно выполнено в виде прокола или разреза.

Предпочтительно (см. фиг. 1), что перегородки представляют собой трубы 1 и 2, где эластичная труба 2 надета на трубу 1. На участках труб 1 и 2 между соседними группами отверстий 3 и 4 установлены крепления (фиксаторы, стяжка) 5, преимущественно в виде хомута, например кабельные нейлоновые хомуты типа КСС. Это обеспечивает истечение подаваемого на орошение материала из отверстия 3 в трубе 1 (в твердой перегородке) только через отверстие 4 в эластичной трубе 2 (в эластичной перегородке), что предохраняет эластичную трубу 2 от механического повреждения давлением подаваемого на орошение материала.

Кроме того, устройство может содержать коллектор 6 (см. фиг. 3) в виде кольца для распределения орошающего материала, на котором одним концом по направлению к центру коллектора закреплены по крайней мере три трубы 1 с надетой на каждую трубой 2. Для подачи орошающего материала коллектор снабжен штуцером 7.

В соответствии со вторым вариантом исполнения (см. фиг. 2) эластичная перегородка 2 расположена с внутренней стороны твердой перегородки 1, то есть со стороны подачи материала на орошение. Кроме того, эластичная перегородка 2 расположена так, что она покрывает боковые стенки и выход отверстия 3 в твердой перегородке 1, при этом отверстие 4 в эластичной перегородке расположено на выходе подаваемого на орошение материала из отверстия 3 в твердой перегородке 1.

Устройство для орошения по третьему варианту исполнения (см. фиг. 4 и фиг. 5) содержит твердую перегородку 8, например из пластмассы, с по крайней мере одним отверстием 10, в которое вставлен колпачок 9 из эластичного материала с отверстием 11 в вершине, имеющий в основании буртик 12, удерживающий колпачок 9 от выпадения при подаче материала на орошение через отверстия 10 и 11.

Вершина может быть выполнена с расширением 14 (см. фиг. 4), и соответствующее расширение выполнено с внешней стороны отверстия 10 в твердой перегородке 8, что позволит осуществлять установку колпачка 9 снаружи, то есть со стороны орошаемой среды. Такое решение особенно эффективно может быть применено при подаче на орошение материала в движущуюся массу диспергированного материала.

Кроме того, вершина может быть выполнена с буртиком 13 в вершине (см. фиг. 5), обеспечивая при этом большое раскрытие отверстия 11 в колпачке 9. Отверстия 11 преимущественно выполняются в виде разрезов или проколов.

Отверстие 11, по аналогии с описанными ранее вариантами исполнения, выполняется таким способом и такого размера, что при давлении в орошающем материале, близком или равном давлению окружающей среды, отверстие 11 герметизируется за счет сил упругости материала колпачка 9, не пропуская при этом частицы внешней среды внутрь устройства через отверстие 11, исключая его засорение.

Для заявленных вариантов исполнения предпочтительно использование эластичной перегородки 2 толщиной 0,5-3 мм, наиболее приемлемый диапазон - от 1 до 2 мм. Перегородка 2 толщиной менее 0,5 мм может быть подвержена механическому разрушению, а при толщине более 3 мм потребуется неоправданно высокое давление орошающего материала, чтобы обеспечить необходимый расход через отверстия (проколы, разрезы) в перегородке 2. Колпачок 9 предпочтительно выполняется с толщиной стенок 0,3-2 мм в месте расположения отверстия 11 и толщиной 0,5-1,5 мм вдоль стенок отверстия 10. Стенки колпачка 9 у отверстия 11 с толщиной вне указанного диапазона потребует повышенного давления для обеспечения необходимого объемного расхода орошающего материала, а толщина меньше 0,3 мм не позволит обеспечить достаточную герметизацию отверстия 11 при его закрытии. Толщина стенок колпачка 9 вдоль стенок отверстия 10 в указанном диапазоне обеспечивает устойчивое пространственное расположение колпачка 9 в перегородке 8, а также необходимое направление подачи орошающего материала (струй материала).

В результате, все заявленные варианты исполнения изобретения представляют собой устройства достаточно простой конструкции, которые позволяют обеспечить необходимый объемный расход подаваемого на орошение материала, исключая при этом засорение отверстий, что достигается в основном за счет свойств эластичности и упругости материала одной из перегородок устройства.

Устройство работает следующим образом.

В соответствии с предлагаемыми вариантами осуществления изобретения материал на орошение подают через отверстие 3 или 10 в твердой перегородке 1 или 8, и, если давление, с которым подается материал, больше давления орошаемой среды и упругости материала перегородки 2 или колпачка 9, отверстие 4 в эластичной перегородке 2 или отверстие 11 в колпачке 9 под давлением орошающего материала раскрывается и материал поступает в орошаемую среду.

При снижении давления орошающего материала до величины, близкой к величине давления в орошаемой среде, края отверстия 4 в перегородке 2 или отверстия 11 в колпачке 9 смыкаются благодаря свойствам материала перегородки 2 или колпачка 9, что полностью исключает попадание твердых частиц в отверстие 3 твердой перегородки 1 или отверстие 10 твердой перегородки 8, то есть его загрязнение.

Один из вариантов исполнения устройства был реализован при создании установки капсулирования мочевины и применен для орошения псевдоожиженного слоя мочевины необходимыми растворами. Устройство располагают непосредственно над псевдоожиженным слоем гранул мочевины, и его конструкция позволяет обеспечить заданные объем и расход при подаче раствора.

Устройство представляет собой коллектор в виде кольца из стали, к которому присоединен штуцер для подачи раствора, а также перфорированные отводы, направленные к центру кольца, которые выполнены в виде труб из стали, концы отводов заглушены. На каждый из отводов надета труба из силиконовой резины, в которой выполнены проколы (разрезы) напротив отверстий в стальной трубе и на каждой между соседними отверстиями установлены нейлоновые кабельные хомуты типа КСС, которые обеспечивают плотное прилегание силиконовой трубы к твердой поверхности стальной трубы. Здесь было использовано кольцо диаметром 450 мм из трубы диаметром 12 мм и с толщиной стенок 2 мм из стали 12Х18Н10Т, отводы из трубы диаметром 8 мм и с толщиной стенок 2 мм с отверстиями диаметром 2 мм; силиконовые трубы с внутренним диаметром 8 мм и толщиной стенок 2 мм.

В таком случае раствор подается насосом-дозатором периодически с объемным расходом 0,01 дм³/с при избыточном давлении Р=2·10⁴ Па в течение 45 секунд с паузой в 45 секунд.

В результате, все заявленные варианты исполнения изобретения представляют собой устройства достаточно простой конструкции, которые позволяют обеспечить необходимый объемный расход подаваемого на орошение материала, исключая при этом засорение отверстий, что достигается в основном за счет свойств эластичности и упругости материала одной из перегородок устройства.

Такие конструктивные решения позволяют изготавливать оросители разной формы, например в виде стаканов, или криволинейной поверхности, или плоской части оросительного устройства.

1. Устройство для орошения, содержащее коллектор со штуцером для подвода материала, подаваемого на орошение, две перегородки с отверстиями, одна из которых является твердой, а вторая выполнена из эластичного материала, плотно прилегает к твердой перегородке и расположена так, что материал, подаваемый на орошение, проходит сначала через отверстие в твердой перегородке, а затем через отверстие в эластичной перегородке, причем каждое отверстие в эластичной перегородке выполнено напротив соответствующего отверстия в твердой перегородке.

2. Устройство для орошения по п. 1, характеризующееся тем, что каждое отверстие в эластичной перегородке выполнено соосно соответствующему отверстию в твердой перегородке.

3. Устройство для орошения по п. 1, характеризующееся тем, что эластичная перегородка имеет толщину от 0,5 до 3 мм.

4. Устройство для орошения по п. 1, характеризующееся тем, что твердая перегородка выполнена из стали.

5. Устройство для орошения по п. 1, характеризующееся тем, что эластичная перегородка выполнена из силиконовой резины.

6. Устройство для орошения по п. 1, характеризующееся тем, что отверстия в эластичной перегородке выполнены в виде разрезов или проколов.

7. Устройство для орошения по п. 1, характеризующееся тем, что перегородки могут быть выполнены в виде труб, где эластичная труба надета на твердую трубу, а на участках эластичных труб между отверстиями установлены крепления.

8. Устройство для орошения по п. 7, характеризующееся тем, что крепления выполнены в виде хомута (стяжки).

9. Устройство для орошения по п. 8, характеризующееся тем, что в качестве крепления используются кабельные нейлоновые хомуты типа КСС.

10. Устройство для орошения по п. 7, характеризующееся тем, что коллектор выполнен в виде кольца, к которому одним концом закреплены по направлению к его центру по крайней мере три трубы, другой конец которых заглушен.

11. Устройство для орошения, содержащее коллектор со штуцером для подвода материала, подаваемого на орошение, две перегородки с отверстиями, одна из которых является твердой, а вторая выполнена из эластичного материала, плотно прилегает к твердой перегородке и расположена с внутренней стороны твердой перегородки, причем каждое отверстие в эластичной перегородке выполнено напротив соответствующего отверстия в твердой перегородке; эластичная перегородка расположена так, что она покрывает боковые стенки и выход отверстия в твердой перегородке, при этом отверстие в эластичной перегородке расположено на выходе из отверстия в твердой перегородке.

12. Устройство для орошения по п. 11, характеризующееся тем, что каждое отверстие в эластичной перегородке выполнено соосно соответствующему отверстию в твердой перегородке.

13. Устройство для орошения по п. 11, характеризующееся тем, что эластичная перегородка имеет толщину от 0,5 до 3 мм.

14. Устройство для орошения по п. 11, характеризующееся тем, что твердая часть преимущественно выполнена из стали.

15. Устройство для орошения по п. 11, характеризующееся тем, что эластичная часть выполнена из силиконовой резины.

16. Устройство для орошения по п. 11, характеризующееся тем, что отверстия в эластичной перегородке выполнены в виде разрезов или проколов.

17. Устройство для орошения, содержащее коллектор со штуцером для подвода материала, подаваемого на орошение, твердую перегородку с по крайней мере одним отверстием, в которое вставлен колпачок из эластичного материала с отверстием в вершине, имеющий в своем основании буртик.

18. Устройство для орошения по п. 17, характеризующееся тем, что отверстие в колпачке выполнено соосно отверстию в твердой перегородке.

19. Устройство для орошения по п. 17, характеризующееся тем, что вершина колпачка выполнена с расширением, и соответствующее расширение выполнено с внешней стороны отверстия в твердой перегородке.

20. Устройство для орошения по п. 17, характеризующееся тем, что вершина колпачка выполнена в виде буртика.

21. Устройство для орошения по п. 17, характеризующееся тем, что колпачок имеет толщину стенок 0,3-2 мм в месте расположения в нем отверстия.

22. Устройство для орошения по п. 17, характеризующееся тем, что колпачок имеет толщину стенок 0,5-1,5 мм вдоль стенок отверстия в твердой перегородке.

23. Устройство для орошения по пп. 17-22, характеризующееся тем, что твердая перегородка предпочтительно выполнена из пластмассы.

24. Устройство для орошения по пп. 17-22, характеризующееся тем, что отверстия в колпачке выполнены в виде разрезов или проколов.