CS255080B1 - Zařízeni pro směšování a/nebo rozprašovánitekutin - Google Patents

Abstract

Zařízení je opatřeno tělesem, napojeným na přívod tekutin a majícím na své výstupní straně nejméně jednu štěrbinovou trysku pro jemné rozprašování a směšování kapalin a plynů. Těleso je vicedílné a je opatřeno požadovaným počtem těsně vedle sebe uspořá­ daných štěrbinových trysek prb dosažení dokonalého vzájemného kontaktu dvou sousedních vystupujících proudů. Trysky jsou vytvořeny vyfrézováním mělké drážky do styčné plochy jednotlivých dílů tělesa, zejména vnějších tuhých desek nebo vnitřních desek, a jejím překrytím z volné strany styčnou plochou sousedního dílu tělesa

Description

(54) Zařízeni pro směšování a/nebo rozprašováni tekutin

Zařízení je opatřeno tělesem, napojeným na přívod tekutin a majícím na své výstupní straně nejméně jednu štěrbinovou trysku pro jemné rozprašování a směšování kapalin a plynů. Těleso je vicedílné a je opatřeno požadovaným počtem těsně vedle sebe uspořádaných štěrbinových trysek prb dosažení dokonalého vzájemného kontaktu dvou sousedních vystupujících proudů. Trysky jsou vytvořeny vyfrézováním mělké drážky do styčné plochy jednotlivých dílů tělesa, zejména vnějších tuhých desek nebo vnitřních desek, a jejím překrytím z volné strany styčnou plochou sousedního dílu tělesa.

tO LO CO

Vynález se týká zařízení pro směšování a/nebo rozprašování tekutin, to znamená kapalin, plynů nebo i ztekuoenýoh sypkých látek v libovolné kombinaci směsi plynů s plyny nebo kapalin s kapalinami, popřípadě plynů s kapalinami a podobně.

Dosud se ke směšování dvou samostatných paprsků nebo proudů tekutin využívá vlastností volných turbulentních proudů tekutin, vytékajících z trysek nebo jiných otvorů. U souběžných nebo vzájemně se protínajících proudů volně vytékajících tekutin dochází k vzájemné výměně hybností mezi částicemi obou proudů a k vzájemnému promíchávání. Jedněmi ze základních zařízení, pracujících na tomto základě, jsou některé typy stříkacich pistolí, opatřených středním kanálkem pro přívod tekutiny, kolem něhož je uspořádán vzduchový kanálek prstencového průřezu, přičemž výstup částic vzduchu z tohoto kanálku zpravidla probíhá po kuželové ploše a vzduchové částice tak v určité vzdálenosti od ústí protínají paprsek kapaliny a dochází k rozrušováni proudu tekutiny a jejímu promíchávání se vzduchem. Určitou nevýhodou tohoto řešení je skutečnost, že proud kapaliny si udržuje válcový tvar a velikost jeho styčné plochy s proudem vzduchu neni pro potřeby jemného rozprášení dostačující, protože směšování je tím dokonalejší, čím je větší styčná plocha vytékajícího proudu s druhým proudem.

Proto se u jiných známých řešení zvětšuje styčná plocha mezi proudy směšovaných tekutin například řešením podle USA patentu č. 4 340 180, kdy se ve směšovací části hořáku přivádí spalovací vzduch deskou, opatřenou soustavou otvorů pro vytvoření jednotlivých proudů nebo paprsků vzduchu a topný plyn se zavádí dvěma řadami kanálků z obou stran mezi jednotlivé paprsky vzduchu. Toto řešení je však využitelné jen pro směšování dvou plynných látek.

Jiné známé směšovací zařízení, popsané v USA patentu č. 4 187 983, je opatřeno soustavou vzájemně rovnoběžných trysek, osazených na dvojici oválných, na sobě uložených a vzájemně sešroubovaných desek, ve kterých jsou ze strany styčné plochy mezi sebou vytvořeny rozváděči kanálky pro rozvod tekutin k jednotlivým tryskám. Nevýhodou tohoto zařízení, opatřeného v příkladu provedeni osmi tryskami a snažícího se o dokonalé promíchání tří složek zejména v místě dopadu jednotlivých proudů, je malá směšovací účinnost v letové fázi, takže toto zařízení je možno využít opět jen pro omezený obor použití.

Pro rozprašování kapalných paliv na co nejjemnější mlhovinu, která je nezbytná pro dokonalé spalování, se používá některých dalších zařízení, například trysek s předřazeným rozváděčem, opatřeným tangenciálními kanálky, které udělují proudu paliva tangenciální složku rychlosti. U rotačních hořáků je na dutý hřídel připojen zdroj tlakového vzduchu a v hřídeli je roztřikovací kalíšek, uváděný do rotačního pohybu s vysokým počtem otáček. Kapalné palivo je přiváděno na zadní konec kalíšku kuželovitého tvaru, stéká ve formě tenkého filmu po jeho povrchu k vnějšímu konci, kde je tengenciálně rozstřikováno z okraje kalíšku.

Tato zařízení kromě konstrukční složitosti a výrobní náročnosti nedosahují potřebného jemného rozptýlení částic paliva a jejich provoz je značně energeticky náročný.

Úkolem vynálezu je proto vyřešit konstrukci rozprašovacího, popřípadě směšovacího zařízení, která by byla co nejjednodušší, provozně nenáročná zejména na spotřebu energie a zajišEovala co nejdokonalejší promíchání a rozprášení částic.

Tento úkol je vyřešen zařízením pro směšování a/nebo rozprašování tekutin, sestávajícím z nejméně dvou navzájem spojených desek, napojených na přívody směšovaných tekutin a opatřených směšovacími tryskami, jehož podstata spočívá v tom, že směšovací trysky mají podlouhlý výstupní průřez je tvořen koncovým průřezem drážky, vyhloubené v desce směšovacího tělesa a překryté z volné strany dělicím plechem, popřípadě mezilehlou deskou.

V konkrétním výhodném provedení zařízení podle vynálezu je výstupní koncový průřez drážky napojen prohlubujícím se úsekem drážky na přívodní kanálek, procházející příslušnou deskou a vytvořený v jednom výhodném provedení drážkou ve styčné ploše desky, napojenou na příčnou přívodní dutinu, a v jiném provedení podélným kanálkem uvnitř desky, napojeným na příčnou přívodní dutinu desky.

Zařízení podle vynálezu má podstatně lepší směšovací a rozprašovací schopnosti než dosud známá zařízení, protože vytváří velmi tenké ploché proudy tekutin, vystupující z trysek v těsné blízkosti vedle sebe; vystupující paprsky tekutiny mají velkou styčnou plochu a nepatrnou tlouštku. Konstrukce směšovacího bloku zařízení, sestávajícího z několika na sobě uložených a vzájemné spojených desek, popřípadě od sebe oddělených tenkými dělicími plechy, dává možnost snadného a přesného vytvořeni trysek nebo výtokových otvorů prostým vyfrézováním mělké, v případě potřeby dokonce jen několi setin milimetru hluboké drážky, jejíž hloubka tvoří po překrytí dělicím plechem výšku trysky.

Výtokové otvory jednotlivých proudů mohou být také v nepatrných vzdálenostech od sebe, daných jen tlouštkou dělicího plechu, který se může podle potřeby pohybovat řádově v setinách milimetru. K dokonalému rozprašování například kapalného paliva na jemnou mlhovinu potom stačí tlak rozprašovacího vzduchu kolem několika 10$ Pa, což je mnohem nižší tlak než u dosud známých zařízení.

Příklady provedení směšovacího a/nebo rozprašovacího zařízení podle vynálezu jsou zobrazeny na výkresech', kde obr. 1 znázorňuje podélný řez tělesem rozprašovacího zařízení, opatřeným rozprašovacími tryskami, na obr. 2 je pohled na styčnou plochu jedné ze základních vnějších desek tělesa zařízení, znázorňující vnitřní přívod vzduchu k vnější trysce, na obr. 3 je pohled na styčnou plochu jedné z dělicích desek, opatřenou kanálkem pro přívod kapaliny k trysce, na obr. 4 je pohled na styčnou plochu dělicího plechu, oddělujícího vnější desku tělesa od vnitřní desky, obr. 5 znázorňuje v podélném řezu, vedením osami výstupních trysek, druhý příklad provedení tělesa rozprašovacího zařízení, jehož přívodní kanálky jsou vedeny vnitřkem vnějších desek, na obr. 6 je pohled na styčnou plochu vnější desky tělesa, na obr. 7 je pohled na styčnou plochu vnitřní desky tělesa a na obr. 8 je pohled na dělicí plech tělesa; obr. 9 znázorňuje příčný řez třetím příkladem provedení tělesa rozprašovacího zařízení podle vynálezu, na obr. 10 je pohled na dělicí plech, na obr. 11 je pohled na styčnou plochu desky s kanálem pro přívod kapaliny a na obr. 12 je pohled na styčnou plochu desky s kanálem pro přívod plynu.

Základní součástí směšovacího a/nebo rozprašovacího zařízení, například zařízení pro rozprašování kapalného paliva ve spalovacím vzduchu, je hranolovité těleso i, opatřené v prvním příkladném provedení dvěma štěrbinovými vnějšími tryskami 2 P^ro výtok proudů plynu a jednou mezilehlou vnitřní tryskou 2 pro výtok kapaliny. Tyto štěrbinové trysky 2 mají mít pro dosažení co nejdokonalejšího stupně rozprašování a vzájemného promisení vytékajících látek velmi malou výšku výstupního otvoru a jejich výstupy mají být velmi blízko sebe, přičemž v některých případech je žádoucí, aby se hodnota výšky otvorů a jejich vzájemná rozteč pohybovala řádově kolem setin milimetru.

Tento požadavek je možno splnit konstrukcí hranolovitého tělesa 2 podle vynálezu, sestávajícího ve znázorněném příkladu provedeni ze dvou tuhých vnějších desek £, mezi nimiž je uložena vnitřní deska 2 ^a dělicí plechy přičemž celá tato sestava je pevně stažena spojovacími šrouby J_.

Vnější štěrbinová tryska 2 je vytvořena ve vnější desce £ drážkou, vyhloubenou ve styčné ploše tuhé vnější desky 2 ^a překrytou z volné strany dělicím plechem 6, přičemž hloubka drážky je na jejím konci rovna tlouštce proudu vzduchu, vystupujícího z vnější trysky 2·

Drážka zvětšuje ve směru od okraje vnější desky 2 plynule nebo náběhem svoji hloubku a přechází tak v přívodní kanálek 2 vzduchu, vytvořený rovněž ve formě drážky ve styčné ploše tuhé vnější desky 2» překryté na otevřené straně dělicím plechem 2- Přívodní kanálek 2 je ^na svém vnitřním konci napojen na příčný otvor 2» spojený s přívodem stlačeného vzduchu.

Mezi dvojicí dělicích plechů z nichž každý přiléhá na jednu z vnějších desek je uložena vnitřní deska 5_ s poměrně malou tlouštkou, v jejíž jedné styčné ploše je vyfrézována přívodní drážka 10 pro pří-vod kapaliny, napojená na příčný přívodní otvor 11; při použití velmi tenkého plechu pro vnitřní desku 5 je však výhodnější vytvoření přívodní drážky 10 v celé tlouštce materiálu, jak je to zobrazeno na obr. 1, přičemž pouze na konci se výstupní průřez zmenší pomocí příčného můstku.

Styčné plochy mezi vnějšími deskami 2> dělicími plechy 6 a vnitřní deskou 5 jsou dokonale rovinné a hladké, například lapované, avy se dosáhlo těsného dosednutí styčných ploch na sebe a tím utěsnění přívodních kanálků 2 ^a přívodní drážky .10. Pro zlepšení sevření styčných ploch mohou' být vnitřní díly, to znamená dělicí plechy 2 ^a vnitřní deska 5, menší ve svém plošném rozsahu, aby se dosáhlo většího měrného tlaku. Pro další zlepšení utěsnění mohou být styčné plochy například vzájemně slepeny nebo opatřeny těsněním.

Jedno z vhodných řešení problému těsnění je zobrazeno na druhém příkladu provedení tělesa 2 zařízení /obr. 5/, kde jsou přívodní kanálky 8' vzduchu vytvořeny vyvrtáním děr v tuhých vnějších deskách 2> ^v tomto příkladu jsou přívodní kanálky 2” tvořeny dvěma na sebe kolmými a vzájemně se protínajícími děrami, jejichž nepotřebný výstup je zaslepen zátkou 12. Přívodní kanálek 2 3^e přiveden do vybrání 13 styčné plochy, na které navazuje vlastní koncový úsek drážky, zmenšující plynule svoji hloubku až na hodnotu výstupního profilu štěrbinové vnější trysky 2< přičemž přívodní kanálek 2 je napojen na zadní straně vnějších desek 2 na přívod vzduchu. Přívodní drážka 10 ve vnitřní desce 2 může být vytvořena stejně jako v prvním příkladném provedeni tělesa 2» to znamená s výhodou v celé tlouštce materiálu vnitřní desky 2·

Pro některé obory použití je výhodné směšování nebo rozprašování tekutin účinkem většího počtu souběžných proudů tekutin, majících co největší styčnou plochu se sousedními proudy, které mají být umístěny v co největší blízkosti. Jedno z takových výhodných provedení tělesa 2 rozprašovacího zařízení je zobrazeno na obr. 9, kde je těleso 2 opatřeno dvěma vnějšími štěrbinovými tryskami 2 ^a jednou střední štěrbinovou tryskou 2_' pro přívod proudu plynu, přičemž rozprašovaná kapalina je přiváděna dvěma mezilehlými vnitřními tryskami 2· Těleso 2 je stejně jako v předchozích příkladech opatřeno dvojicí tuhých vnějších desek 2, mezi nimiž je uspořádána soustava vnitřních desek 2» oddělených od sebe a také od vnějších desek 2 dělicími plechy 2·

Přívodní drážky 10 ve vnitřních deskách 2 jsou odkloněny střídavě do stran k prvnímu příčnému otvoru 2 P^ro přívod plynu a k druhému příčnému otvoru 2 P^ro přívod kapaliny /obr. 11, 12/.

Zařízení podle vynálezu je vhodné zejména pro rozprašování kapalného paliva, pro vytváření vodní mlhy, rozprašování léčivých látek, nanášení barev, směšování dvou nebo více tekutin apod.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Zařízení pro směšování a/nebo rozprašování tekutin, opatřené tělesem, napojeným na přívod tekutin a majícím na své výstupní straně nejméně jednu štěrbinovou trysku, vyznačující se tím, že jeho těleso /1/ sestává z nejméně dvou deskových dílů, uložených svými zejména rovinnými styčnými plochami na sebe a navzájem pevně spojených, přičemž štěrbinová tryska /2, 3/ je tvořena drážkou, vedenou ve styčné ploše nejméně jednoho deskového dílu a navazující na přívodní kanálek /8, 8'/, popřípadě přívodní drážku /10/ pro přívod tekutiny, která je překryta na své otevřené straně styčnou plochou sousedního dekového dílu.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že deskovými díly jsou dvě tuhé vnější desky /4/, z nichž jedna je opatřena drážkou pro štěrbinovou trysku /2/.
3. 3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že mezi tuhými vnějšími deskami /4/ je uložena nejméně jedna vnitřní deska /5/, opatřená přívodní drážkou /10/, zakončenou na výstupní straně výstupním ústím vnitřní trysky /3/, přičemž na vnitřní desce /5/ je nejméně z jedné strany uložen dělicí plech /6/ propřekrytí otevřené strany přívodní drážky /10/.
4. 4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že přívodním kanálkem /8/ v tuhé vnější desce /4/ je drážka ve styčné ploše vnější desky /4/, překrytá na otevřené straně styčnou plochou sousedního deskového dílu.
5. 5. Zařízeni podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že přívodní kanálek /8'/ je veden vnější deskou /4/ a navazuje na štěrbinovou trysku /2/ přechodovým vybráním /13/ ve styčné ploše vnější desky /4/.
6. 6. Zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že mezi tuhými vnějšími deskami /4/ je uložena soustava vnitřních desek /5/ s přívodními drážkami /10/, probíhajícími u lichých vnitřních desek'/5/ k prvnímu příčnému otvoru /9/ pro přívod tekutiny a u sudých vnitřních desek /5/ ke druhému příčnému otvoru /9'/ pro přívod další tekutiny, přičemž jednotlivé vnitřní desky /5/ soustavy jsou od sebe odděleny dělicími plechy /6/.