CS269195B1 - Zařízení na rozprašování kapalin - Google Patents

Abstract

Zařízení na rozprašování kapalin pomocí tlakového plynu spočívající v tom, že výstup kapaliny i výstup plynu pod tlakem ústí do kruhové noho mezikruhové čl kruhová a současné jedné nebo více mesikruhových dutin situované mezi vstupem sekundárního plynu a výstupem, přičemž o vzdálenosti L mezi výstupem kapaliny a výstupem plynu ve smíru osy nlatí, že L - resp. L & ^=· , přičemž Di je průměr kruhové dutiny a D2 íířka mezikruhové dutiny v místí výstupu plynu a výstup plynu pod tlakem má tvar ítírbiny vymezená stěnami tvořícími kužele e vrcholovými úhlyX i „oč2» o nichž platíoči,2 3 90° až 180® s tím, že na stínu navazuje stěna kužele e vrcholovým úhlem li -^2 ” ®θ°» na níž případní navazuje stíná kužele s vrcholovým úhlem/--p- 70O. Zařízeni má velmi široké použití podle toho. jakého druhu je kapalina, která ma být rozpráěena a jakého druhu je plyn pod tlakem či sekundární přisávaný plyn. Největěí použití je možné předpokládat v potravinářském, chemickém a strojírenském průmyslu.

Description

Vynález se týká zařízení na rozprašování kapalin, tj. vytváření velmi jemných kapiček s použitím tlakového plynu s možností přissávání druhotného plynu stejného nebo jiného druhu než je tlakový plyn.

Je známa řada zařízení k rozprašování kapalin velmi různých konstrukčních systémů. K nejrozšířenějším patří ty, které používají k vytváření kapiček tlakového vzduchu, který lze ovšem nahradit jakýmkoliv plynem pod tlakem.

Hlavními nevýhodami těchto zařízení - trysek - je poměrně vysoký nutný tlak použitého plynu i jeho množství, představující ve váhovém poměrní k rozprašované kapalině až 1:1 a velká citlivost na změnu parametrů dodávky kapaliny i plynu.

V poslední době byly tyto nedostatky zmírněny řešeními obsaženými například v čs. autorském osvědčení č. 160 962/74, 196 068/79, 196 858/79, 206 513/80, 226 826/83, 230 431/84, 232 845/84.

Tato řešení využívají hlavně volného nátoku na vnější nebo vnitřní plochu. Bylo při nich dosaženo snížení váhového podílu tlakového plynu k rozprašované tekutině i snížení tlaku tlakového vzduchu. Přesto mají tyto trysky svá úskalí v tom, že volhý nátok musí být takový, aby kapalina smočila celou válcovou plochu a netvořila na hraně, ha které je štukována, praménky.

Jestliže parametry kapaliny a povrchu jsou takové, že praménky vznikají, objevují se kapičky značně nerovnomčmé velikosti a kapičky, které jsou až o několik řádů větší než průměrné.

Tyto a některé další nedostatky řeší zařízení na rozprašování kapalin podle vynálezu, jehož podstatou je to, že výstupy kapaliny i plynu pod tlakem, ústí do kruhové nebo mezikruhové dutiny nebo do kruhové a jedné nebo více mezikruhových dutin součas ně se společnou osou, přičemž jsou tyto Oba výstupy ve směru osy od sebe vzdáleny o délku L ve směru osy, přičemž tato vzdálenost je ve vztahu k průměru kruhové dutiny

Dp respektive k šířce D₂ ®*®ikruhové dutiny v míst* výstupu tlakového plynu tak, že platí £ respektive £ .

Výstup plynu pod tlakem má přitom tvar štěrbiny vynesené stěnami tvořícími kužele a vrcholovými úhly«Z oó₂, o kterých platí 90° ^a 180° s tím, že na jednu z těchto stěn navazuje stěna dalšího kužele a vrcholovým úhlem z? “ θθ⁰, přičemž na tuto stěnu popřípadě navazuje stíná dalšího kužele s vrcholovým úhlem /'«/^-70°.

Vstup kapaliny přitom může být buS vrtáním, nebo je vstup kapaliny Štěrbinou tvořenou dvěma součástmi spojenými navzájem buS závitem, nebo šrouby přes distanční podložky. ·’

Vstup plynu pod tlakem je přitom jen štěrbinou, jejichž stěny jsou také tvořeny dvěma součástmi spojenými navzájem buů závitem, nebo šrouby přes distanční podložky.

Výhody tohoto uspořádání plynou s několika základních faktorů: Jsou to: - zaústění výstupů kapaliny i tlakového plynu do kanálů - jejich vzdálenost od sebe ve směru osy - jejich sklon od osy - regulovatelnost přívodu kapaliny i plynu - možnost paralelního řazení.

Výstup plynu skloněný pod uvedenými úhly od osy a jejich zaústění do kruhového nebo mezikruhového kanálu, způsobí velmi intenzivní přisávání sekundárního vzduchu nebo plynu zmíněným kanálem nebo kanály.

Plyn pod tlakem je zaústěn do kruhového nebo mezikruhového kanálu štěrbinou, kterou tvoří stěny kuželů skloněných pod úhlyχ> cZž’ přičemž může platit^ ³ ^2 nabo a o kterých platí vztah, že 90° “'c^, íZ₂ ^180° na stěnu jednoho z ku2

CS 269 195 Bl želů navazuje stěna další pod odkloněným úhlem, čímž je vytvořen takzvaný stěnový efekt, kterým je proud plynu pod tlakem odkloněn ze svého původního směru do směru osy kruhového nebo mezikruhového kanálu. Tímto vlivem a vlivem expanze vzduchu pod tlakem je způsobeno intenzivní přisévání vzduchu sekundárního.

Váhový poměr plynu pod tlakem k sekundárnímu plynu mlže být 1:20 i více. Proudění sekundárního plynu způsobí rovnoměrné rozdělení kapaliny po stěnách kanálu, a to v mnohem teněí vrstvě, než by byla vrstva volně, proudem sekundárního plynu neovlivněné vrstvy rozprašované kapaliny. I když kapalina nesmočí celý povrch a tvoří praménky, rozprostřou se tyto v tenké vrstvě a přicházejí ke hraně, kůe jeou sfukovány proudem plynu pod tlakem a vytvářejí rovnoměrné a jemné kapičky. Vzhledem k tomuto účinku sekundárního vzduchu, může být vstup kapaliny proveden jako několik vrtání. Uspořádání vstupu kapaliny do několika vrtání umožňuje použít větší rozměr průměru vrtání proti rozměru šířky Štěrbiny, a tím možnost použít toto zařízení na rozprašování tekutin se suspendovanými látkami až do velikosti blížící se průměru vrtání.

Vzdálenost L· mezi vstupem kapaliny a vstupem plynu pod tlakem musí být dostatečná, aby sekundární plyn mohl rozprostřít kapalinu na stěnu kruhového nebo mezikruhového kanálu.

Plyn pod tlakem, kromě toho, že sfukuje kapalinu z hrany a urychluje ji, urychluje také sekundární plyn. To způsobuj·, že při jejich vzájemném míšení vznikají mikrovíry, které kapiSky trhají a rovnoměrně je rozprostírají do proudu sekundárního plynu.

Jestliže je vstup kapaliny utvořen jako otvory, může být zařízení provedeno ze dvou hlavních součástí* V tomto případě je však nutné předřadit před vstup kapaliny regulační ventil* Jestliže je zařízení vytvořeno ze tří hlavních součástí, navzájem spojených bud přes závit, nebo šrouby přes distanční podložky, je vlastně regulace jak dodávky kapaliny, tak plynu pod tlakem zabudována přímo v zařízení. Pro kvalitu rozprášení kapaliny je přitom vhodné, aby štěrbina výstupu plynu pod tlakem byla co nejmenší při vyšších tlacích plynu pod tlakem než opačně, tj. větší štěrbina při nižších tlacích.

Protože lze podle vynálezu seřídit co do dodávky množství kapaliny i plynu seřízením velikosti štěrbiny, pracuje zařízení ve velmi širokých mezích dodávky kapaliny i plynu pod tlakem v jedné konstrukční velikosti zařízení. Také změna velikosti zvětšováním rozměrů nebo paralelním řazením je snadná.

Výhoda plynoucí z existence sekundárního plynu je i v tom, že přívody kapaliny mohou být větších rozměrů, a tím odolnější proti ucpávání. Jestliže je sekundárním plynem vzduch z okolního prostoru, je zařízení podle vynálezu vlastně otevřeným otvorem z vnějšku do prostoru, do kterého je kapalina rozprašována a lze tento prostor vnitřkem trysky kontrolovat, včetně kvality rozprachu.

Příklady provedení zařízení podle vynálezu jsou vyobrazeny na připojených výkresech, kde na obr. 1 je zařízení v osovém řezu s kruhovým kanálem, přičemž levá i pravá polovina představuje různá provedení, na obr. 2 je zařízení v osovém řezu s mezikruhovým kanálem, kde levá i pravá polovina představuje různá provedení, na obr. 3 je výstup plynu pod tlakem do kruhového kanálu, na óbr.4 je výstup plynu pod tlakem do mezikruhového kanálu a na obr. 5 až 10 je zařízení v osovém řezu schematicky v různých příkladech uspořádání a paralelního řazení.

Na obr. 1 znázorňuje na levé straně obrázku vstupní díl 1. pomocí závitu 8 nejlépe s jemným stoupáním, spojený se středním dílem 2. Jejich vzájemnou polohu zajišluje stavěči matice 2.· ^Na této vzájemné poloze závisí velikost štěrbiny výstupu 6 kapaliny, a tím i množství kapaliny přivedené vstupem 4 kapaliny. Ke střednímu dílu 2. je šrouby 1J. přes distanční podložky 11 připevněn výstupní díl i. Obě tyto součásti, střední díl 2. a výstupní díl i vzájemně tvoří výstup 2 plynu pod tlakem, který je přiveden vstupem 2 plynu. Ve směru osy 21 je situován kanál mezi vstupem sekundárního plynu 17 a výstupem 18. Povrch 19 válcový nebo kuželový, je vymezen délkou L sezi výstupem 6 kapaliny a

CS 269 195 Bl výstupem χ plynu.

Na pravé polovině obr. 1 je vidět jiné uspořádání, kdy výstup 6 kapalinyJjb tvořen vrtáními ve vstupním dílu 1, střední díl chybí. Aby toto vrtání bylo možno vytvořit, je na vstupní díl £ zasunut kryt 15 přes těsnění 16 a je připevněn šrouby 14. Do krytu 15 je zaústěn vstup 4 kapaliny přes regulační ventil 23. Velikost Štěrbiny výstupu X plynu pod tlakem, je v tomto případě dána zašroubovéním výstupního dílu 2 P°“ mocí závitu nejlépe s jemným stoupáním a pojiítěním vzájemné polohy pomocí stavěcího Šroubu 10. D^ znázorňuje 0 kruhové dutiny v místě výstupu X plynu.

Na obr. 2 jsou díly označeny shodně s obr. 1. Na levé polovině obrázku je vstupní díl 1 našroubován prostřednictvím závitu £5 na střední díl 2 a pojištěn stavěči maticí χ. Toto uspořádání umožňuje nastavit štěrbinu výstupu & kapaliny. Do středního dílu 2 je zašroubován výstupní díl 2 a pojiStěn stavěoíia šroubem 10. což vymezuje Štěrbinu výstupu χ plynu. Plyn pod tlakem přichází vstupem χ plynu a osovým vrtáním 12. Kanál sekundárního plynu je situován mezi vstup 17 sekundárního plynu a výstup 18. Jednu stěnu mezikruhového kanálu tvoří vnitřní usměrnění 22. Dále je označen vnější povrch 20, vzdálenost L mezi výstupem £ kapaliny a výstupem χ plynu a rozměr D₂, což je šířka mezikruhové dutiny v místě výetupu χ plynu.

Na pravé straně obr. 2 je jiné uspořádání a navíc označen kryt 15. který je připevněn šrouby 14 přes těsnění 16., množství kapaliny přiváděné vstupem £ kapaliny je řízeno regulačním ventilem 23. Šířka mezery výstupu χ plynu je vymezena distančními podložkami 11 mezi středním dílen 2 a výstupním dílem 2 spojenými Šrouby 13.

Na obr. 3 a obr. 4 jsou shodná označení s předchozími obrázky, navíc jsou označeny stěny 30 a 31 vymezující Štěrbinu výstupu X plynu a úhly^ ^₂, které označují vrcholový úhel kuželů stěn 30 a 31. a úhly$a označující vrcholové úhly kuželů stěn 32 a 33. Pro úhlyX 2 ^{Μ οΐ,Γ}· 4 platí ₂ ’ ¹⁸⁰°·

Na obr. 5 až 10 jsou shodné označení s předchozími obrázky.

činnost zařízení podle vynálezu lze seznat na obr. 1 až 4. Kapalina, která přichází vstupem kapaliny £ * jejíž množství je řízeno bui regulačním ventilem 23. nebo vymezením šířky Štěrbiny výstupu jS kapaliny vytéká do kruhového nebo mezikruhového kanálu a osou 21 mezi vstupem 17 sekundárního plynu a výstupem 18.

Sekundární plyn, který je strhován plynem pod tlakem, který vystupuje z výstupu 1 plynu rozprostře kapalinu v tenké vrstvě po vnitřním povrchu 19 nebo vnějším povrchu 20. Film kapaliny, který dorazí po délce L k výstupu χ plynu je na jeho hraně sfouknut plynem pod tlakem do proudu sekundárního plynu. Intenzivní víření při směšování plynu pod tlakem se sekundárním plynem rozprostře kapičky kapaliny po celém průřezu a dále je rozruší. Podle tvaru výstupu 18 daného tvarem nebo uspořádáním výstupního dílu 2 a popřípadě vnějšího usměrnění 22 je dán tvar rozprášení.

Působení plynu pod tlakem vystupující z výstupu χ plynu na přisávání sekundárního plynu lze seznat nejlépe na obr. 3 a obr. 4. Úhly^ 1» c/2 ^^aou vrcholové úhly kuželů, které tvoří stěny 32., 31 štěrbiny výstupu £ plynu, přičemž může platit^ ~cZ₂’ respektive xf χ / ^2· N* stěnu 31 navazuje stěna 32 kužele s vrcholovým úhlem β =<Z₂ - 80°, popřípadě ještě na stěnu 32 kužele o vrcholovém úhlu /2 stěna 33 kužele o vrcholovém úhlu 70°. Toto uspořádání vytváří pro proud plynu pod tlakem takzvaný stěnový efekt, který způsobí přiklonění expandujícího plynu pod tlakem k navazující stěně, a tím do směru osy 21. Důsledkem toho Je stržení sekundárního plynu s po· jpanými účinky na rozprašovanou kapalinu.

Uvedený mechanismus platí i v případě, kdy je kanál mezikruhový, tj. v zařízení podle obr. 2 a úhly podle obr. 4. V tomto případě je^ χ ^{= 1}®°°·

Na dalších obrázcích, tj. obr. 5 až 10 je možno seznat, jak je možno řadit zařízení podle vynálezu vedle sebe.

I

CS 269 195 BÍ

Obr. 5 znázorňuje alternativu odpovídající schematicky obr. 1, obdobná obr;;;6·, alternativně podle obr. 2. Ostatní obrázky znázorňují nožné kombinace a případné i řazení výstupu £ kapaliny a výstupu 1 plynu.

Zařízení podle vynálezu má velni ěiroké použití podle toho, jakého druhu je'kapalina, která má být rozpráěen* a jakého druhu je plyn pod tlakem nebo sekundární přisávaný plyn. Kejvětěí použití věak je možné předpokládat v potravinářském a chemickém prinyslu, také věak i ve strojírenství.

Claims (4)

1. Zařízení na rozpracování kapalin pomocí tlakového plynu, vyznačující se tím, že výstup (6) kapaliny i výstup (7) plynu pod tlakem ústí do kruhové nebo mezikruhové nebo kruhové a současně jedné nebo víc· mezikruhových dutin s osou (21) situované mezi vstupem (17) sekundárního plynu a výstupem (18) tak, že o parametrech nebo D₂ a vzdálenosti I> mezi vstupem (61 kapaliny a výstupem (7) plynu ve směru osy (21) platí, že 1 - y , respektive L = jr, přičemž je průměr kruhové dutiny a D₂ šířka mezikruhové dutiny v místě výstupu (7) plynu pod tlakem a výstup (7) plynu pod tlakem má tvar štěrbiny vymezené stěnami (30), (31) tvořícími kužele s vrcholovými úhly^Z^,^> o kterých platí 90° =” 180° s tím, že na stěnu (31) navazuje stěna (32) kuže- le s vrcholovým úhlem /i * 0C2 - 80°, na které popřípadě navazuje stěna (33) kužele s vrcholovým úhlem^/*^/'? - 70°.

2. Zařízení podle boču 1, vyznačující se tím, že výstup (6) kapaliny je tvořen štěrbinou nebo otvory.

3» Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že štěrbin* tvořící výstup (6) kapaliny je tvořen* dvěma součástmi, vstupním dílem (1) a středním dílem (2) nebo vstupním dílem (1) a výstupní* díle* (3), přičemž tyto dvě součásti jsou spojeny přes závit (8) nebo jsou spojeny Šrouby (13) přes distanční podložky (11).

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačující ·· tím, že výstup (7) plynu je tvořen štěrbinou, jejíž stěny (30), (31) jsou vytvořeny na dvou součástech, středním dílu (2) a výstupním dílu (3) nebo na vstupním dílu (1) a výstupním dílu (3), přičemž tyto dvě součásti jsou spojeny bu<í přes závit (8), nebo jsou spojeny šrouby (13) př*s distanční podložky (11).