NO133019B

NO133019B -

Info

Publication number: NO133019B
Application number: NO3137/71A
Authority: NO
Inventors: Pierre Georges Vicard
Original assignee: Vicard Pierre G
Priority date: 1970-09-16
Filing date: 1971-08-23
Publication date: 1975-11-17
Also published as: NO133019C; BE770921A; AT312767B; GB1316393A; JPS5322282B1; NL163971C; NL7112043A; DE2141291B2; NL163971B; DE2141291A1; US3708119A; ES394391A1; SE370502B; CA933977A; DE2141291C3; HU164543B; CH542001A; LU63904A1

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører sprøytemunn-stykker og har til formål å tilveiebringe et slikt munnstykke som kan frembringe en kjegleformet, hul stråle med liten konisitet. The present invention relates to spray nozzles and aims to provide such a nozzle which can produce a cone-shaped, hollow jet with a small conicity.

Sprøytemunnstykket ifølge oppfinnelsen er av den type som omfatter et innløp forbundet med et første sirkulært kammer koaksialt med munnstykket og på en slik måte at substansen som skal sprøytes, bringes til å virvle i det første kammer fra hvilket den passerer gjennom en første aksiell, sirkulær åpning inn i et andre kammer som også er koaksialt med munnstykket, og åpner seg utad gjennom en andre, aksial, sirkulær åpning med større diameter enn den første .åpning. The spray nozzle according to the invention is of the type that comprises an inlet connected to a first circular chamber coaxial with the nozzle and in such a way that the substance to be sprayed is caused to swirl in the first chamber from which it passes through a first axial, circular opening into a second chamber which is also coaxial with the nozzle, and opens outwards through a second, axial, circular opening with a larger diameter than the first opening.

En velkjent sprøytemunnstykktype omfatter et aksielt innløp som munner tangentielt ut i et sirkulært virvelkammer koaksialt med munnstykket. Substansen som sprøytes inn i kammeret virvler derfor i dette med en relativ høy vinkelhastighet og strømmer ut fra kammeret gjennom en sirkulær aksiell åpning i form av en av små partikler bestående konisk stråle som har en stor konvinkel. Munnstykker av denne type kan også være -forsynt med beskyttende sidevegger ved utløpsåpningen som imidlertid ikke har noen virkning -på strålen ettersom denne ikke kommer i kontakt med sideveggene. A well-known spray nozzle type comprises an axial inlet opening tangentially into a circular vortex chamber coaxial with the nozzle. The substance injected into the chamber therefore swirls in it with a relatively high angular velocity and flows out of the chamber through a circular axial opening in the form of a conical jet consisting of small particles which has a large cone angle. Nozzles of this type can also be -provided with protective side walls at the outlet opening which, however, have no effect -on the jet as it does not come into contact with the side walls.

Den foreliggende oppfinnelse er en videreutvikling av nevnte munnstykketype for oppnåelse av den innledningsvis nevnte kjegleformede, hule stråle med liten konisitet. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved å utforme de ovennevnte beskyttende sidevegger som et andre kammer hvor sideveggene utformes slik at de kommer i kontakt- med den utstrømmende koniske stråle av partikkelsubstanser. The present invention is a further development of said nozzle type for obtaining the initially mentioned cone-shaped, hollow jet with a small conicity. This is achieved according to the invention by designing the above-mentioned protective side walls as a second chamber where the side walls are designed so that they come into contact with the outgoing conical jet of particulate substances.

Den foreliggende oppfinnelse består således i å gi The present invention thus consists in providing

de nevnte beskyttende sidevegger som danner det andre kammer, the said protective side walls forming the second chamber,

en koppformet profil hvor vinkelen a mellom tangentene til profilen i nærheten av den første åpning og vinkelen B mellom tangentene til denne profil i nærheten av den andre åpning, er slik at substansen som kommer ut fra den første åpning, strømmer på veggen i det andre ytre kammer i form av et tynt lag med minkende vinkelhastighet og med en økende aksialhastighet. Vinkelen a ved utløpet til den første åpning skal være mindre enn vinkelen 8 til utløpet av den andre, åpning. •. Det oppnås således i nevnte munnstykke, en stråle som har en. relativ liten konvinkel eller spredningsvinkel, hvilket er av interesse på mange anvendelsesområder. Erfaring viser videre at fordelingen av partikler i strålen er mer jevn enn med konvensjonelle munnstykker. a cup-shaped profile where the angle a between the tangents to the profile near the first opening and the angle B between the tangents to this profile near the second opening is such that the substance coming out of the first opening flows on the wall in the second outer chamber in the form of a thin layer with decreasing angular velocity and with an increasing axial velocity. The angle a at the outlet of the first opening must be smaller than the angle 8 at the outlet of the second opening. •. It is thus achieved in said nozzle, a jet which has a. relatively small cone angle or spreading angle, which is of interest in many areas of application. Experience also shows that the distribution of particles in the jet is more uniform than with conventional nozzles.

Det karakteristiske trekk ved oppfinnelsen er således The characteristic feature of the invention is thus

at det andre kammer har koppformet profil idet' vinkelen a mellom tangentene til profilen i nærhetén av den første åpning.og et,plan som forløper gjennom munnstykkets akse, e>r. betydelig.større.enn vinkelen 8 mellom tangentene til profilen ..og i et plan som oven-: for nevnt, i nærheten av den 'andre åpning, slik at substansen som kommer ut fra den første åpning strømmer på veggen i det andre kammer i form av et tynt lag med minskende vinkelhastighets-komponent og med'økende aksialhastighetskomponent. that the second chamber has a cup-shaped profile in that the angle a between the tangents to the profile in the vicinity of the first opening and a plane which runs through the axis of the nozzle is significantly.larger.than the angle 8 between the tangents to the profile ..and in a plane as above-: for mentioned, near the 'second opening, so that the substance coming out of the first opening flows on the wall of the second chamber in form of a thin layer with a decreasing angular velocity component and an increasing axial velocity component.

Munnstykket ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere The mouthpiece according to the invention shall be described in more detail

i det etterfølgende med henvisning til tegningen hvor in what follows with reference to the drawing where

fig. 1 viser et lengdesnitt av et sprøytemunnstykke- i samsvar med oppfinnelsen, fig. 1 shows a longitudinal section of a spray nozzle - in accordance with the invention,

fig. 2 er et tverrsnitt etter linjen II-II.i fig. 1 idet linjen I-l i denne figur tilsvarer snittet i fig. 1:, fig. 2 is a cross-section along the line II-II in fig. 1 as the line I-1 in this figure corresponds to the section in fig. 1:,

fig. 3 er et lengdesnitt etter linjen III-III i fig. 1, fig. 3 is a longitudinal section along the line III-III in fig. 1,

fig. H er et riss tilsvarende fig..'2, men som viser en modifikasjon, fig. H is a drawing corresponding to fig..'2, but showing a modification,

fig. 5 er et lengdesnitt av en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen, fig. 5 is a longitudinal section of another embodiment according to the invention,

fig. 6 er et tverrsnitt etter linjen VI-VI i fig. 5, fig. 6 is a cross-section along the line VI-VI in fig. 5,

fig. 7 er et lengdesnitt av en tredje utførelses form av oppfinnelsen, •<.••■. fig. 7 is a longitudinal section of a third embodiment of the invention, •<.••■.

fig. 8 er et tverrsnitt etter linjen VIII-VIII (fig. 7), fig. 8 is a cross-section along the line VIII-VIII (fig. 7),

fig. 9 viser en fjerde utførelsesform med dobbelt munnstykke, fig. 9 shows a fourth embodiment with a double nozzle,

fig. 10 viser skjematisk hvordan et munnstykke ifølge oppfinnelsen kan nyttes for å oppnå en intim kontakt mellom et fluidum og en substans som strømmer ut fra munnstykket, og fig. 10 schematically shows how a nozzle according to the invention can be used to achieve an intimate contact between a fluid and a substance that flows out from the nozzle, and

fig. 11 viser et modifisert arrangement. fig. 11 shows a modified arrangement.

Sprøytenvunnstykket. 1 som'vist i fig. 1-3 omfatter et rørformet legeme 2 som har en aksial innløpsboring 2a som munner ut i et første ringformet kammer 2b som har et sirkulært tverrsnitt (fig. 2)_. Kammerets 2b øvre vegg er utformet med en sen-tral sirkulær åpning 2c som munner ut i et andre kammer 2d som har form av en oppad åpen kopp idet sideveggen til dette andre kammer i lengdesnitt tilsvarer en konkav sirkelbue eller annen kurve. Ved å betrakte tangentene til de respektive ender av denne bue på begge sider av sprøyteaksen, finner en at de angir en relativ stor vinkel a ved åpningen 2c og en meget mindre vinkel fB ved den øvre åpning 2e av kammeret 2d, dvs. ved munnstykkets utløp (respektivt for a og 8 ca. 120 - 130 grader og 4-8 grader i det viste eksempel). The syringe barrel. 1 as shown in fig. 1-3 comprises a tubular body 2 which has an axial inlet bore 2a which opens into a first annular chamber 2b which has a circular cross-section (fig. 2)_. The upper wall of the chamber 2b is designed with a central circular opening 2c which opens into a second chamber 2d which has the shape of an upwardly open cup, the side wall of this second chamber in longitudinal section corresponding to a concave circular arc or other curve. By considering the tangents to the respective ends of this arc on both sides of the spray axis, one finds that they indicate a relatively large angle a at the opening 2c and a much smaller angle fB at the upper opening 2e of the chamber 2d, i.e. at the outlet of the nozzle (respectively for a and 8 approx. 120 - 130 degrees and 4-8 degrees in the example shown).

Den øvre ende av boringen 2a er gjenget og den opptar den hule sylindriske nedre del 3a av et indre legeme 3. Dette legemet omfatter en tupp 3b som reiser seg gjennom åpningen 2c og rager noe over åpningens 2e kant. Den nedre ende av denne tupp som befinner seg i kammeret 2b, har form av en flat horisontal flate atskilt fra den nedre del 3a og forbundet med denne nedre dels øvre vegg 3d med en vertikal skillevegg 3c som i tverrsnitt har . fovm av en spiral (fig. 2). Den øvre vegg 3d er utformet med en åpning 3e som munner ut i spiralens sentrale parti. The upper end of the bore 2a is threaded and it occupies the hollow cylindrical lower part 3a of an inner body 3. This body comprises a tip 3b which rises through the opening 2c and projects slightly above the edge 2e of the opening. The lower end of this tip, which is located in the chamber 2b, has the form of a flat horizontal surface separated from the lower part 3a and connected to this lower part's upper wall 3d by a vertical dividing wall 3c which in cross section has . fovm of a spiral (Fig. 2). The upper wall 3d is designed with an opening 3e which opens into the central part of the spiral.

Forutsatt at substansen som skal sprøytes, er en væske, strømmer den under trykk gjennom boringen 2a, passerer gjennom åpningen 3e og blir tvunget til å følge en spiralbane før den når det første kammer 2b i hvilket den virvler fritt med en høy vinkelhastighet. Den virvlende væske strømmer gjennom åpningen 2c og kommer inn i det andre kammer" 2d. På grunn av den markerte konisitet (vinkel a) av kammerets sidevegg i det parti av denne som er hosliggende til åpningen 2c, begynner væsken å strømme på denne vegg i form av et tynt'kontinuerlig lag'med en lav aksial-hastighetkomponent og én' høy vinkelhastighetkomponent.. Men idet væsken stiger langsmed kammerets 2d vegg minsker veggens, konisi-... tet og derfor'øker væskestrømmens^aksialhastighetkomp.orient mens dens vinkelhastighetkomponent minsker. Til slutt strømmer væske-laget fra dysen (dvs.-fra den andre åpning 2e) i form.av en av-kortet kjeglefilm eller lag av f ine partikler, hvilken har en ganske liten konisitetvinkel. På- grunn av den lave vinkelhastighetkomponent til væskestrømmen inne i kammeret 2d i nærheten av åpningén 2e, blir sentrifugalakselerasjonen redusert og derfor utvider den utsprøytede film seg kun noe "hvilket er.en fordel i tilfeller med et elektrostatisk filter f.eks., ettersom denne film av væskedråper effektivt kan danne en hylse som omgir en elektrode, hvilket'ofte er ønskelig. I et slikt tilfelle kan tuppen 3b tiltrekke og fastholde ioner som blir emitert. av ioniserende substanser som kan ha slått seg ned på denne elektrode (den indre del 3 og legemet 2 er selvsagt, metallisk eller i det minste metallisert i et slikt tilfelle). Assuming that the substance to be sprayed is a liquid, it flows under pressure through the bore 2a, passes through the opening 3e and is forced to follow a spiral path before reaching the first chamber 2b in which it swirls freely at a high angular velocity. The swirling liquid flows through the opening 2c and enters the second chamber" 2d. Due to the marked conicity (angle a) of the side wall of the chamber in the part thereof adjacent to the opening 2c, the liquid begins to flow on this wall in form of a thin 'continuous layer' with a low axial velocity component and a high angular velocity component.. But as the liquid rises along the chamber's 2d wall, the wall's conicity decreases and therefore the liquid flow's axial velocity component increases while its angular velocity component decreases. Finally, the liquid layer flows from the nozzle (ie from the second opening 2e) in the form of a truncated cone film or layer of fine particles, which has a rather small conicity angle. Due to the low angular velocity component to the liquid flow inside the chamber 2d in the vicinity of the opening 2e, the centrifugal acceleration is reduced and therefore the sprayed film expands only slightly, which is an advantage in cases with an electrostatic filter e.g. as this film of liquid droplets can effectively form a sleeve surrounding an electrode, which is often desirable. In such a case, the tip 3b can attract and retain ions that are emitted. of ionizing substances that may have settled on this electrode (the inner part 3 and the body 2 are, of course, metallic or at least metallized in such a case).

Det kan være fordelaktig på legemet 3 å tilveiebringe en sirkulær skulder 3f av større diameter- enn den første åpning 2c og anbrakt mellom den sistnevnte og den andre åpning 2e, hvilken skulder danner en skjerm som forhindrer fremmedlegemer fra å falle direkte ned gjennom den første åpning 2c og ned i det første kammer 2b hvor de vil bli fastholdt ved hjelp av sentrifugalvirkning. Slike fremmedlegemer som f.eks.'faste partikler som faller fra en elektrostatisk elektrode, blir av-bøyet mot kammerets 2 buede vegg fra hvilken de blir.utstøtt av væsken. It may be advantageous on the body 3 to provide a circular shoulder 3f of larger diameter than the first opening 2c and placed between the latter and the second opening 2e, which shoulder forms a screen that prevents foreign objects from falling directly down through the first opening 2c and down into the first chamber 2b where they will be retained by means of centrifugal action. Such foreign bodies as, for example, solid particles falling from an electrostatic electrode are deflected against the curved wall of the chamber 2 from which they are ejected by the liquid.

Det beskrevne munnstykket kan nyttes f or :å.sprøyte faste partikler i suspensjonen inn i en væske eller gass. I et slikt tilfelle også vist i fig. 4, kan det på munnstykkelegemets 2 periferi tilveiebringes et tangentialt innløp 2f som munner ut i det første kammer 2b. Dette innløp mottar en væske eller gass under trykk hvilket frembringer rotasjon av de faste - partikler inne i kammeret uavhengig av virkningen av- den spiralformede skillevegg 3; idet sistnevnte endog kan erstattes av rett og slett vertikale staker. The described nozzle can be used for: spraying solid particles in the suspension into a liquid or gas. In such a case also shown in fig. 4, a tangential inlet 2f can be provided on the periphery of the nozzle body 2 which opens into the first chamber 2b. This inlet receives a liquid or gas under pressure which produces rotation of the solid particles inside the chamber independently of the action of the helical partition 3; since the latter can even be replaced by simply vertical stakes.

I ut føreIses formen i fig. 5 og 6 utvider munnstykke-legemet 2 (fremstilt i to stykker og skrudd inn i hverandre) seg umiddelbart over innløpsboringen 2a slik at det fremkommer et parti med relativ stor diameter i hvilket det er anbrakt en aksial kjerne 2g integralt forbundet med legemet 2 ved hjelp av radielle armer 2h. Kjernen 2g er utformet med en flat horisontal øvre flate på hvilken det er anbrakt et nav 4 med en radielt fremspringende ribbe 4a som stiger i spiralform gjennom noe mer enn 360 grader omkring munnstykkets akse idet dens ytre kant stort sett er i kontakt med legemets 2 -vegg. Det indre legeme 3 The shape in fig. 5 and 6, the nozzle body 2 (made in two pieces and screwed into each other) expands immediately above the inlet bore 2a so that a relatively large diameter portion appears in which is placed an axial core 2g integrally connected to the body 2 by of radial arms 2h. The core 2g is designed with a flat horizontal upper surface on which is placed a hub 4 with a radially projecting rib 4a which rises in a spiral through somewhat more than 360 degrees around the axis of the nozzle, its outer edge being largely in contact with the body 2 - wall. The inner body 3

har et gjenget endeparti 3g hvilket er ført igjennom navet 4 og er skrudd inn i en tilsvarende boring i kjernen 2g. Som vist danner ribben 4a faktisk den nedre vegg av det første kammer 2b. has a threaded end part 3g which is passed through the hub 4 and is screwed into a corresponding bore in the core 2g. As shown, the rib 4a actually forms the lower wall of the first chamber 2b.

Væsken som strømmer ut fra innløpsboringen 2a blir tvunget til å følge spiral- eller skruebanen angitt av ribben 4a og den får derfor en høy vinkelhastighetkomponent før den når det første kammer 2b. Munnstykket ifølge fig. 5 og 6 virker for øvrig som tidligere forklart. The liquid flowing out from the inlet bore 2a is forced to follow the spiral or helical path indicated by the rib 4a and it therefore acquires a high angular velocity component before reaching the first chamber 2b. The nozzle according to fig. 5 and 6 otherwise work as previously explained.

I utførelsesformen i fig. 7 og 8, er munnstykkets In the embodiment in fig. 7 and 8, are those of the mouthpiece

legeme 2 lukket ved sin nedre ende ved hjelp av en sirkulær plate 5.som kan festes i stilling på en hvilken som helst passende måte som f.eks. ved skruing som vist. Denne plate understøtter navet 4 med sin spiral- eller skrueformede ribbe 4a. Væskeinn-løpet bevirkes her ved hjelp av en tangential ledning 2± som munner ut i nærheten av den nedre ende av ribben 4a og selvsagt i riktig retning (dvs. på en slik måte at væskestrålen som strømmer fra ledningen 2i, søker å strømme oppad langsmed ribben 4a). Virkningen av munnstykket er forøvrig som i tilfellet vist i body 2 closed at its lower end by means of a circular plate 5.which can be fixed in position in any suitable manner such as by screwing as shown. This plate supports the hub 4 with its spiral or helical rib 4a. The liquid inlet is effected here by means of a tangential line 2± which opens out near the lower end of the rib 4a and of course in the correct direction (i.e. in such a way that the liquid jet flowing from the line 2i seeks to flow upwards along rib 4a). The effect of the nozzle is otherwise the same as in the case shown in

fig. 5 og 6. fig. 5 and 6.

Fig. 9 viser et dobbelt munnstykke som kan betraktes som tildannet av to elementære munnstykker av det slag som er vist i fig. 5 og 6. Det første eller nedre elementærmunnstykket har et legeme 2 med stor diameter idet dettes kjerne 2g er rørformet. Fig. 9 shows a double nozzle which can be considered as formed by two elementary nozzles of the type shown in fig. 5 and 6. The first or lower elementary nozzle has a body 2 with a large diameter, its core 2g being tubular.

Denne kjerne bærer navet 4 med dets skrueformede ribbe 4a og dens aksialboring er gjenget for å oppta endepartiet 3g på det korresponderende indre legeme 3- Her er imidlertid endepartiet rørformet som selve kjernen 2g mens delen 3 er hul og under-støtter legemet 12 til det andre elementærmunnstykket. Det sistnevnte omfatter en kjerne 12g, et nav 14 integralt med en skrue-formet ribbe 14a, et indre legeme 13 med et endestykke 13g som er skrudd inn i kjernen 12g osv. Idet arrangementet ér det samme som i fig. 5 og 6 og med de samme henvisningstall til hvilke det dog er tillagt 10 for å unngå enhver forveksling med det nedre elementærmunnstykket. Det er klart at det på samme måte vil være mulig å realisere multipel munnstykker omfattende mer enn to elementer. This core carries the hub 4 with its helical rib 4a and its axial bore is threaded to receive the end portion 3g of the corresponding inner body 3- Here, however, the end portion is tubular like the core 2g itself while the part 3 is hollow and supports the body 12 to the other the elementary nozzle. The latter comprises a core 12g, a hub 14 integral with a screw-shaped rib 14a, an inner body 13 with an end piece 13g which is screwed into the core 12g, etc. Since the arrangement is the same as in fig. 5 and 6 and with the same reference numbers to which 10 has been added to avoid any confusion with the lower elementary nozzle. It is clear that in the same way it will be possible to realize multiple nozzles comprising more than two elements.

Fig. 10 viser hvordan et sprøytemunnstykke ifølge oppfinnelsen kan anbringes inne i en rørledning 6 gjennom hvilken et fluidum (som f.eks. en gass) strømmer for å behandle denne gass med en substans som sprøytes ut av munnstykket, eller mer generelt, å tilveiebringe en intim kontakt mellom substansen og gassen. Munnstykket 1 er anbrakt aksielt på en slik måte at det tilveiebringes en kjegleformet hul stråle 7 med redusert konisitet idet aksialhastighetskomponenten til strålen er rettet mot-satt av fluidets strømningshastighet gjennom rørledningen 6. Fig. 10 shows how a spray nozzle according to the invention can be placed inside a pipeline 6 through which a fluid (such as a gas) flows to treat this gas with a substance that is sprayed out of the nozzle, or more generally, to provide an intimate contact between the substance and the gas. The nozzle 1 is placed axially in such a way that a cone-shaped hollow jet 7 with reduced conicity is provided, the axial velocity component of the jet being directed opposite to the flow velocity of the fluid through the pipeline 6.

Den relative has-tighet mellom fluidet og substansen som sprøytes blir derfor betraktelig hvilket forbedrer kontaktforholdene. The relative speed between the fluid and the substance being sprayed is therefore considerable, which improves the contact conditions.

Det. vil fremgå av fig. 10 at sprøytemunnstykket reduserer det tilgjengelige tverrsnitt areal inne i rørledningen" 6' for passering av fluidet, hvilket kan være av interesse for å øke dettes hastighet. Når munnstykket har en relativ liten diameter i forhold til rørledningen, kan en slik hastighetsforøkning hen-siktsmessig oppnås ved å utforme en Venturi-lignende innsnevring i rørledningen som vist ved 6a i fig. 11. The. will appear from fig. 10 that the spray nozzle reduces the available cross-sectional area inside the pipeline" 6' for passage of the fluid, which may be of interest in increasing its speed. When the nozzle has a relatively small diameter in relation to the pipeline, such a speed increase can expediently be achieved by designing a Venturi-like constriction in the pipeline as shown at 6a in Fig. 11.

Claims

1. Spray nozzle of the type comprising an inlet (2a) connected to a first circular chamber (2b) coaxial with the nozzle (1) and in such a way that the substance to be sprayed is caused to swirl in the first chamber (2b) from which it passes through a first axial circular opening (2c) into a second chamber (2d) which is also coaxial with the nozzle, and opens outwards through a second axial circular opening (2e) of larger diameter than the first opening (2c), characterized in that the second chamber (2d) has a cup-shaped profile, the angle a between the tangents to the profile in the vicinity of the first opening (2c) and in a plane extending

through the axis of the nozzle, is significantly greater than the angle $ between the tangents to the profile and i_ in a plane as mentioned above, in the vicinity of the second opening (2e), so that the substance coming out of the first opening (2c) flows on the wall of the second chamber (2d) in the form of a thin layer with a decreasing angular velocity component and with an increasing axial velocity component.