Пневмоакустический распылитель жидкостей

 

Полезная модель относится к устройствам, использующим для распыления жидкостей периодические ударные волны, создаваемые в сверхзвуковой газовой струе при ее торможении полым резонатором. Техническим результатом полезной модели является повышение дисперсности получаемых капель. Технический результат достигается тем, что в пневмоакустическом распылителе жидкостей, внутри корпуса установлено тело резонатора с образованием на расстоянии l от дефлектора канавки шириной и глубиной h, внутренняя часть тела резонатора выполнена в виде конической воронки с выходным диаметром dk, к конической воронке пристыкован диффузорный элемент, выполненный в виде шнекового завихрителя, а впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера, причем выходной диаметр конической воронки выбран из условия получения в нем одного из резонансов на частоте работы газоструйного генератора: dk=/, где: mn - корни уравнения Y1(mn)=0; Y1 - функция Бесселя 1-го порядка, - длина волны колебаний, генерируемых в пневмоакустическом распылителе жидкостей. 1 с.п.ф. 1 илл.

Полезная модель относится к устройствам, использующим для распыления жидкостей периодические ударные волны, создаваемые в сверхзвуковой газовой струе при ее торможении полым резонатором.

Известно пневмоакустическое распылительное устройство, содержащее резонатор, газовое и водяное сопла, стержень, установленный с зазором относительно газового сопла, в котором величина зазора в нем выбрана =(0,03-0,055), а глубина резонатора h=(3,0-5,0), при этом - длина волны акустического излучения на рабочей частоте для инертного газа. Патент Российской Федерации 2130328, МПК: B05B 7/06, 1998 г. Данные параметры кольцевого зазора и глубины резонатора h рекомендованы только для устройств с частотами генерации менее 30 кГц, для которых в стержневых распылителях не сказывается влияние пограничного слоя на стержне, а для получения медианных размеров капель менее 50 мкм необходимы частоты выше 30 кГц.

Известен пневмоакустический распылитель жидкости, содержащий цилиндрический корпус, имеющий центральное отверстие; центральный стержень, установленный в центральном отверстии и имеющий часть, выступающую из цилиндрического корпуса, и впускной газовый канал; 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. На выступающей части центрального стержня установлен резонатор, рабочая поверхность которого обращена к газовому соплу, 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. Цилиндрический корпус содержит газовую камеру, расположенную непосредственно перед газовым соплом и прилегающую к поверхности центрального стержня, в указанном центральном стержне выполнены проходные газовые каналы, связывающие впускной газовый канал, который выполнен глухим, с газовой камерой, впускной канал для жидкости расположен на периферии торца цилиндрического корпуса и проходит в осевом направлении, жидкостное сопло выполнено в виде проходных жидкостных каналов в цилиндрическом корпусе, связанных с жидкостной кольцевой камерой, ориентированных с возможностью направления струй жидкости в зону распыления, где жидкость подвергается воздействию ударных волн, при этом угол наклона внутренних стенок газового сопла, отсчитываемый от вертикальной оси, составляет 50-80°. Диаметр dk газовой камеры, диаметр ds центрального стержня и диаметр dn газового сопла связаны соотношением .

Проходные жидкостные каналы равномерно распределены по окружности жидкостной кольцевой камеры или по окружности центрального стержня. Цилиндрический корпус снабжен обечайкой, охватывающей указанный корпус, а жидкостная кольцевая камера и проходные жидкостные каналы образованы пазами в цилиндрическом корпусе, ограниченными внутренней поверхностью обечайки. Патент Российской Федерации 2232647, МПК: В05В 17/04, 2002 г. Недостаток распылителя состоит в том, при достижении коэффициента поджатая m=5÷30 падает давление в газовых каналах, снижается акустическая эффективность распылителя.

Известен пневмоакустический распылитель жидкости, содержащий корпус сопла, размещенный в нем стержневой излучатель, резонатор и установленное с зазором над корпусом сопла концентрическое сопло, гидравлически связанное с системой подачи жидкости, отличающийся тем, что стержневой излучатель установлен в корпусе сопла с возможностью вращения относительно своей продольной оси, на котором закреплены лопасти, а отражающая шайба, размещенная в полости резонатора, выполнена с поперечными прорезями. Патент Российской Федерации 2260478, МПК: B05B 17/04, 2005 г. Недостаток распылителя связан с установкой в резонаторе упругого элемента, защищенного отражающей шайбой, приводящего к периодическому изменению глубины резонатора, определяющей частоту генерации, влияющей на стабильность излучения и на процесс диспергирования.

Известен 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.

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. Впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера, установленного на внешней поверхности обечайки и соединенного с жидкостной кольцевой камерой. Патент Российской Федерации 2467807, МПК: B05B 17/04, 2012 г.

Известен распылитель пневматический щелевого типа, включающий основание, бак, воздухопроводы и гидропроводы, уравнительную емкость, питательную трубку и струеобразующее устройство с верхней и нижней пластиной и прокладкой между ними, при этом струеобразующее устройство имеет распределитель жидкости, а верхняя и нижняя пластины выполнены в виде окружностей, причем верхняя пластина имеет пазы для размещения в них питательных трубок, закрытых пластинчатой крышкой и соединенных с распределителем жидкости, а струеобразующее устройство имеет плоскую воздушную камеру, по крайней мере, с тремя щелевыми соплами, над выходами которых расположены выходные отверстия, по крайней мере, трех питательных трубок. Патент Российской Федерации 2467807, МПК: B05B 7/00, 2013 г. К недостаткам стержневого распылителя жидкости следует отнести трудность получения в узком факеле газожидкостной смеси капель менее 60 мкм из-за появления в кольцевой струе наряду с прямым скачком перед резонатором косых скачков, изменяющих его положение на цилиндрическом участке стержня в результате резкого искривления трубки тока в зоне, где число Маха равно единице.

Техническим результатом полезной модели является повышение дисперсности получаемых капель.

Технический результат достигается тем, что в пневмоакустическом распылителе жидкостей, содержащем корпус, штуцер впуска газа, соосно с которым расположен дефлектор, формирующий внутри корпуса кольцевую щель шириной , внутри корпуса установлено тело резонатора с образованием на расстоянии l от дефлектора канавки шириной и глубиной h, внутренняя часть тела резонатора выполнена в виде конической воронки с выходным диаметром dk, к конической воронке пристыкован диффузорный элемент, выполненный в виде шнекового завихрителя, а впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера, причем выходной диаметр конической воронки выбран из условия получения в нем одного из резонансов на частоте работы газоструйного генератора: dk=mn/, где: mn - корни уравнения Y1(mn)=0; Y1 - функция Бесселя 1-го порядка, - длина волны колебаний, генерируемых в пневмоакустическом распылителе жидкостей.

Сущность полезной модели поясняется на чертеже, где: 1 - корпус, 2 - штуцер впуска газа, 3 - сопловой дефлектор, 4 - кольцевой резонатор, - ширина кольцевой щели в корпусе 1, - ширина канавки кольцевого резонатора, h - глубина кольцевого резонатора, dk - выходной диаметр конической воронки, 5 - штуцер, 6 - биконический насадок.

В корпус пневмоакустического распылителя жидкостей 1 поступает рабочий газ с давлением выше критического Ркр через газовый штуцер 2. Газ через кольцевую щель между внутренней стенкой корпуса 1 и дефлектором 3 вытекает в рабочую зону генератора Гартмана, образуя первую бочку сверхзвуковой струи, имеющую систему косых скачков, а при ее торможении резонатором 4 - прямой скачок уплотнения, за которым возникает дозвуковая зона.

В области, простирающейся до дна резонатора 4, и представляющей собой четверть волновой резонатор с одной мягкой (скачок) и одной жесткой (дно) границами возможно усиление возмущений определенной частоты и появление ударных волн, поступающих через биконическую насадку в зону подачи распыляемой жидкости.

Частота колебаний может быть определена:

Здесь Cо - скорость звука в используемом газе, G - параметр кривизны (G=/dc, dc - диаметр дефлектора), черточки над индексами h, l и означают их нормировку к ширине сопловой щели , а у и Ркр - нормировку к давлению окружающей среды.

Амплитуда колебаний, развивающихся в ограниченном пространстве, в значительной степени зависит от нагрузки, на которую работает генератор Гартмана, в данном случае на диффузорную часть биконического насадка 6.

Для согласования генератора с выходной частью распылителя необходимо чтобы диаметр сечения dk соответствовал одному из поперечных резонансов, частоты которых определяют из выражения.

; где: Co - скорость звука в используемом газе: m=0, 1, 2; n=0, 1, 2; mn - корни уравнения Y1(mn)=0; 1 - функция Бесселя 1-го порядка. Например, первый симметричный резонанс соответствует 10=1,84.

В месте сочленения конфузорной и диффузорной частей биконической насадки используют либо симметричные, либо несимметричные поперечные резонансы, определяемые коэффициентами mn; их конкретные значения приведены в таблице:

mn 012
003.87.0
11.845.38.54
23.056.79.9
34.28.011.3

Выходной диаметр конической воронки (биконической насадки) определен из условий:

dk=, где: =mn/, a - длина волны колебаний, генерируемых в пневмоакустическом распылителе жидкостей. Или из условия:

dk =mn/

Таким образом, если fmn близка (±5%) к частоте генерации f, происходит «захват» частоты в широком диапазоне рабочих давлений, а уровень акустических колебаний возрастает на 16-20 дБ. При подаче жидкости через насадок 6 выполненный в виде шнекового завихрителя, выход мелких фракций увеличивается на 20-30%.

Пневмоакустический распылитель жидкостей, содержащий корпус, штуцер впуска газа, соосно с ним расположенный дефлектор, формирующий внутри корпуса кольцевую щель шириной , отличающийся тем, что внутри корпуса установлено тело резонатора с образованием на расстоянии l от дефлектора канавки шириной и глубиной h, внутренняя часть тела резонатора выполнена в виде конической воронки с выходным диаметром dk, к конической воронке пристыкован диффузорный элемент, выполненный в виде шнекового завихрителя, а впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера, причем выходной диаметр конической воронки выбран из условия получения в нем одного из резонансов на частоте работы газоструйного генератора

dk=mn/, где mn - корни уравнения Y1(mn)=0;

Y1 - функция Бесселя 1-го порядка, - длина волны колебаний, генерируемых в пневмоакустическом распылителе жидкостей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для определения концентрации компонент промышленных газов и может быть применено в нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для измерения углов в системах управления

Полезная модель относится к лазерам - приборам для генерации с использованием стимулирующего излучения когерентных электромагнитных волн
Наверх