Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie rozpylajace stosowane w tych galeziach przemyslu, gdzie wymagana jest wysoka jakosc rozpylania oraz wytwarzanie mieszanki róznych substancji, na przyklad w paleniskach, aparaturze stosowanej w przemysle chemicznym i innych.Znanejest z angielskiego opisu patentowego nr 1210699 urzadzenie, w którym walcowa komora wirowa jest polaczona wspólosiowo z walcowa dysza. Dlugosc dyszy przekracza znacznie srednice, a jej wlot jest nieco rozszerzony i skosny. Przez komore wirowa i dysze, w ustalonej kolejnosci, przechodzi rura, przez która wprowadzany jest material przeznaczony do rozpylania. W czesci wylotowej rury, jedynie wewnatrz wspomnianego skosu, znajduja sie otwory przelotowe, zewnetrzna zas powierzchnia czesci wylotowej rury lezy w jednej plaszczyznie z zewnetrzna powierzchnia dyszy.Do komory wirowej, stycznie do jej powierzchni, wprowadzany jest gaz rozpylajacy, co powoduje iz wprawiony jest on w ruch wirowy. Gaz przemieszcza sie wzdluz osi urzadzenia i dostaje do dyszy, z której wyprowadzany jest na zewnatrz.Duzo mniejsza srednica dyszy w stosunku do srednicy komory wirowej powoduje, ze gaz przechodzacy z komory do dyszy zwieksza gwaltownie swój ruch wirowy. Szybkosc ruchu osiaga wartosc, przy której powstaja drgania akustyczne. Drgania powoduja lepsze rozpylenie materialu dostajacego sie na zewnetrzna powierzchnie dyszy oraz lepsza jakosc mieszanki wychodzacej z dyszy.Jednakze w przypadku urzadzenia o okreslonym gabarycie i natezeniu przeplywu gazu, gdzie wielkosci elementów skladowych pozostaja w optymalnych wzajemnych stosunkach, maksymalna moc drgan akusty¬ cznych nie moze byc przekroczona, gdyz wywolaloby to zjawiska dynamiczne gazu. Poza tym, ustawienie zewnetrznej powierzchni rury w jednej plaszczyznie z zewnetrzna powierzchnia dyszy pogarsza hydrodyna¬ miczne warunki przeplywu gazu w strefie luzu pierscieniowego dyszy. Nastepuje dodatkowa strata energii, nadanej rozpylanemu materialowi, niezbednej do przemieszczenia go przez luz pierscieniowy, a takze zmniejszenie energii drgan akustycznych wytwarzanych w dyszy.Celem wynalazku jest usuniecie wspomnianych wad i wykonanie urzadzenia rozpylajacego znacznie zwiekszajacego moc drgan akustycznych strumienia gazu rozpylajacego.Cel ten osiagnieto przez wykonanie urzadzenia rozpylajacego wedlug wynalazku, które ma komore wtórna stanowiaca rezonator drgan akustycznych wywolywanych przez strumien gazu rozpylajacego, przy¬ legajaca otworem wlotowym do powierzchni czolowej dyszy, z której wyprowadzonajest czescdoprowadza¬ jaca material do wnetrza komory wtórnej, gdzie nastepuje jego rozpylenie.) lit 475 Urzadzenie rozpylajace o takiej budowie zwieksza znacznie moc drgan akustycznych strumienia gazu rozpylajacego.Korzystnie komora wtórna jest cwiercfalowym rezonatorem drgan akustycznych. Stwarza tooptymalne warunki do wzmacniania drgan akustycznych odpowiednich skladowych harmonicznych Komora wtórna ma ksztalt walca o srednicy kilkakrotnie wiekszej od srednicy dyszy. Nastepuje wówczas zgranie hydrodyna¬ micznej i akustycznej charakterystyki komory wtórnej i dyszy, w której powstaja drgania akustyczne.Dlugosc komory wtórnej powinna byc równa lub wieksza od jej srednicy. Zapewnia to koncentracje energii akustycznej w jednym kierunku, a zarazem maksymalnie jej zwiekszenie.Wylotowa czesc rury do prowadzajacej material, ma otwory wylotowe oraz nasadke rozpylajaca.Zapewnia to lepsze rozpylanie materialu wychodzacego z rury oraz lepsze wymieszanie skladników.Wynalazek jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. I przedstawia urzadzenie rozpylajace w przekroju podluznym, fig. 2—komore wirowa do której gaz rozpylajacy jest doprowadzany stycznie, w przekroju poprzecznym, fig. 3—schematyczny fragment komory wtórnej wraz z wylotowa czescia rury, przechodzacej przez komore wirowa i dysze, zaopatrzona w nasadke rozpylajaca.Urzadzenie rozpylajace sklada sie z walcowej komory wirowej 1 (fig. 1), w której strumien gazu rozpylajacego uzyskuje ruch wirowy polaczonej z dysza 2, w której zwieksza sie predkosc ruchu wirowego strumienia, co prowadzi do powstawania drgan akustycznych. Do dyszy 2 przylega komora wtórna 3, wzmacniajaca drgania powstale w dyszy 2. Wspólosiowo z komore wirowa 1 i dysza 2usytuowanajest rura 4, przez która wprowadzony jest material do komory 3.Powierzchnia wewnetrzna S komory wirowej 1 ma postac walca. Zapewnia to optymalne warunki dla powstawania ruchu wirowego strumienia gazu. Powierzchnia S komory wirowej 1 moze miec inny ksztalt, w zaleznosci od przeznaczenia urzadzenia. Komora wirowa 1 jest polaczona z dysza 2 otworem 6. Korzystne jest, aby elementy laczace komore 1 z dysza 2 mialy zaokraglone ksztalty, dla zmniejszenia strat hydrodyna¬ micznych. Przejscie z walcowej wewnetrznej powierzchni 5 komory 1 do dyszy 2 moze miec równiez ksztalt krzywoliniowy, przy którym takze zmniejszane sa straty hydrodynamiczne i poprawiaja sie warunki hydro¬ dynamiczne przeplywu strumienia gazu. Dysza 2 ma powierzchnie czolowa 7.Powierzchnia wewnetrzna I dyszy 2 ma postac walca i jest ustawiona osiowo z komora wirowa 1.Dlugosc Li dyszy 2 powinna byc równa ok. 0,7-5,0 wielkosci L2 komory wirowej 1. Przy tych wartosciach osiaga sie optymalny stosunek pojemnosci komory wirowej 1 do dyszy 2. Poza tym, przy takiej dlugosci Li dyszy 2 powstaje staly strumien wirowy gazu rozpylajacego, sprzyjajacy tworzeniu sie stalych dran akusty¬ cznych. Srednice D2 dobiera sie w scislej wspólzaleznosci od srednicy Di komory wirowej 1 oraz srednicy Dj stycznego krócca wlotowego 9 (fig. 2). Wspólzaleznosc ta jest nazywana geometryczna charakterystyka urzadzenia rozpylajacego i okreslana wartoscia bezmianowa wedlug wzoru gdzie: rb* A—jest geometryczna charakterystyka urzadzenia rozpylajacego, R — promieniem komory wirowej 1, rc— promieniem dyszy 2, rb — promieniem przekroju poprzecznego stycznego krócca wylotowego 9, Wielkosc geometrycznej charakterystyki A urzadzenia rozpylajacego wyprowadza sie na podstawie optymalnych warunków pracy urzadzenia. Ustalono doswiadczalnie, ze dla maksymalnego zwiekszenia mocy drgan akustycznych o czestotliwosci, np. 3,0-6,0kHz potrzebna jest charakterystyka A urzadzenia rzedu 27-32.Powierzchnia wewnetrzna 11 komory wtórnej 3 jest równiez walcowata, co zapewnia optymalne charakterystyki hydrodynamiczne. Powierzchnia U komory wtórnej 3 (fig. 1) jest paraboliczna, lub plaska badz stozkowa. Komora wtórna 3 ma otwór wlotowy 12.Komora wtórna 3 wzmacnia drgania akustyczne powstajace w dyszy 2, na zasadzie rezonansu. Komora Sjest zatem rezonatorem. Przez polaczenie otworu wlotowego 12 z powierzchnia czolowa 7 dyszy 2 osiagnieto gwaltowny wzrost drgan akustycznych, rzedu 23-30%. Wzrost spowodowany jest rezonansem czestosci drgan wlasnych komory wtórnej 3i skladowych harmonicznych powstajacych w dyszy 2. Wielkosc komory 3 dobiera sie na podstawie wzrostu skladowych harmonicznych drgan akustycznych w dyszy 2. Przy okreslonym natezeniu przeplywu gazu oraz niezmiennych wielkosciach geometrycznych urzadzenia, okres¬ lona bedzie podstawowa czestotliwosc drgan akustycznych wedlug wzoru: f«-*- 4L,119*75 3 gdzie: f —oznacza czestotliwosc rezonansowa drgan akustycznych, a —predkosc rozchodzenia sie dzwieku w wyplywajacym strumieniu gazu rozpylajacego, L3 — dlugosc komory wtórnej 3 bedacej rezonatorem drgan akustycznych.Srednice D4 komory wtórnej 3 dobiera sie w zaleznosci od wielkosci rozwarcia skoku przy otworze wylotowym dyszy 2 oraz predkosci osiowej wirujacego strumienia gazu, to jest od natezenia jego przeplywu.Srednica D4 komory 3 jest mniejsza przy malym kacie rozwarcia skosu, a przy wiekszym, wieksza.Maksymalne wzmocnieniedrgan akustycznych komory 3 nastepuje przy stosunku srednicy D4komory 3 do srednicy D2 dyszy wynoszacym ok. 1,2-4,5.Komora wtórna 3, jako rezonator drgan akustycznych powinna spelniac wszelkie wymagania stawiane rezonatorom drgan akustycznych. Jej dlugosc Li zatem, powinna stanowic wielokrotnosc 1/4 dlugosci fali drgan akustycznych strumienia wirujacego gazu rozpylajacego, to znaczy komora wtórna 3 powinna byc cwiercfalowym rezonatorem. Poza tym, dlugosc L3 komorky 3 powinna byc równa albo wieksza od jej srednicy D* CifU wlotowa rury 4 polaczona jest otworem 13 z rura 14, która doprowadzany jest do niej material przeznaczony do rozpylenia. Cala powierzchnia 15 rury 4 jest walcowata. Rura 4 jest polaczona tuleja li z rura 14. Tuleja 16 utrzymuje rure 4wsrodkowym polozeniu wewnatrz komory 1, dyszy 2i komory 3. Powierzchnia zewnetrzna 17 tulei lima rowki srubowe lt. Przez rowki srubowe 11 przedostaje sie z rury 19 do komory 1 gaz rozpylajacy, któremu zostaje nadany ruch wirowy; zapewnia to doplyw gazu stycznie do powierzchni komory wirowej 1.Na zewnetrznej powierzchni czesci wylotowej rury 4 umieszczona jest znstepka 2t. W przedstawionym przykladzie wykonania ma ona ksztalt stozkowy.W zaskpec 2t znajduja sie otwory 21 do wyprowadzania substancji przeznaczonej do rozpylania. Otwory wylotowe 22, równiez do wyprowadzania substancji, znajduja sie na walcowej powierzchni 15 czesci wylotowej rury 4. Otwory wylotowe 22 moga byc ustawione w kilku rzedach. Niezaleznie od otworów wylotowych 21 i 22 czesc wylotowa rury 4 moze miec nasadke rozpylajaca 23 (fig. 3), posiadajaca stozek wylotowy 24 o kacie rozwarcia 20-160° oraz wkladke spiralna 25 nadajaca ruch wirowy rozpylanemu materialowi. Przy zmianie odleglosci L4 od osi otworów 22 do powierzchni czolowej komory wtórnej 3, zmienia sie jakosc rozpylania, a takze sprawnoscdzialania urzadze¬ nia. Optymalne warunki pracy urzadzenia osiaga sie przy srednicy Ds rury 4 równej 0,30-0,85 wewnetrznej srednicy D2 dyszy 2.Material przeznaczony do rozpylania przemieszczany jest zgodnie ze strzalka A poprzez rure 14 o srednicy D*. Material przedostaje sie z rury 14 przez otwór 13 do rury 4. Z rury 4 dostaje sie do komory wtórnej 3 przez otwory wylotowe 21 i 22. Material wychodzacy przez otwory 21 i 22 zostaje wstepnie rozdrobniony w strumieniu gazu rozpylajacego, podczas rozszerzania sie strumienia wpadajacego do komory wtórnej 3. Gaz rozpylajacy podawany jest rura lf, zgodnie ze strzalkami ¦, której srednica D? zapewnia dostateczne zmniejszenie strat hydrodynamicznych. Z rury lt gaz dostaje sie do rowków srubo¬ wych II, gdzie nadany mu zostaje ruch wirowy; nastepnie dostaje sie do komory wirowej 1, stycznie dojej powierzchni. W komorze wirowej 1 nastepuje stabilizacja przepylwu gazu. Z komory 1 strumien wirujacego gazu przechodzi do dyszy 2, gdzie gwaltownie wzrasta predkosc ruchu wirowego. Osiaga ona wartosc, przy której w dyszy 2 powstaja drgania akustyczne. Zjawiskoto zachodzi na skutek powstawania u wylotu dyszy 2 duzego podcisnienia. Podcisnienie, choc daleko mniejszej wielkosci powstaje juz w komorze wirowej 1. Z dyszy 2 strumien wirujacego gazu dostaje sie do komory wtórnej 3, której czestosc drgan wlasnych odpo¬ wiada czestosci drgan akustycznych strumienia wirujacego gazu. Gaz oplywa powierzchnie komory 3 zachowujac swój ruch wokól i wzdluz osi komory 3. Przy takich zjawiskach dynamicznych wzrastajadrgania akustyczne strumienia gazu, gdyz zwiekszenie drgan w komorze 3 wywolane jest rezonansem drgan akusty¬ cznych strumienia wirujacego gazu i odpowiadajacych im drgan komory wtórnej 3, natomiast sposób odbicia i nakladania sie fal akustycznych w komorze 3 sprzyja wzrostowi i skupianiu sie drgan w jednym kierunku.Ruch wirowy w komorze wtórnej 3 strumienia gazu rozpylajacego, a takze drgania akustyczne powstajace w komorze 3 oddzialywuja na strumienie rozpylanego materialu wychodzace przez otwory 21 i 22 wylotowej czesci rury 4, powodujac ich rozpylenie. Efekt rozpylenia jest zwiekszony dzieki oddzialywaniu strumienia wirujacego, drgajacego gazu na strumienie rozpylanego materialu, w chwili gdy material nie stanowi juz zwartej substancji lecz sklada sie z osobnych czastek. Wymiary i ksztalt komory wtórnej 3 zapewniaja dostateczna odleglosc dla wstepnego rozdrobnienia materialu opuszczajacego otwory 21 i 22 i trafiajacego na powierzchnie wewnetrzna lt komory wtórnej 3. Odpowiednia odleglosc L* miedzy wychodzacymi z otwo¬ rów 21 i 22 strumieniami a powierzchnia czolowa wylotu komory 3, jest warunkiem dobrej jakosci wstepnego wytwarzania mieszanki o wysokiej dyspersji czastek oraz równomiernego ich rozkladu w przekroju strumie¬ nia. Jest to szczególnie wazne przy urzadzeniach rozpylajacych, w których wymagany jest wysoki stopien dyspersji i wymieszania.4 119475 Wysoka jakosc dyspiersji i wymieszania skladników jest bardzo istotna na przyklad przy spalaniu w palnikach, szczególnie, cieklych lub gazowych paliw.W urzadzeniach tego typu utleniacz dosylany jest do komory spalania w postacia wczesniej przyrzadzo¬ nej mieszanki. Wstepne zmieszanie jest jednym z najskuteczniejszych sposobów intensyfikacji procesu spalania.Urzadzenie rozpylajace zgodne z wynalazkiem ma te zalete, ze energia akustyczna skoncentrowana wzdluz osi urzadzenia, poza wysoka jakoscia zmieszania, daje strumien mieszanki w pozadanej postaci.Poza tym, wtórny strumien powietrza, opylwajacy zewnetrzne czesci urzadzenia zwieksza skutecznosc spalania, ulatwiajac powstawanie mieszanki, co jest niezbedne dla calkowitego spalania i tworzy dodatkowa strefe spalania.Niezaleznie od tego, wtórny strumien powietrza dodatkowo chlodzi urzadzenie rozpylajace, umozlwia- jac prace nawet w warunkach wysokiej temperatury i agresywnego srodowiska palnika, na przyklad w aparaturze chemicznej.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie rozpylajace, wyposazone w walcowa komore wirowa, w której strumien gazu rozpylaja¬ cego uzyskuje ruch wirowy, dysze, w której nastepuje zwiekszenie ruchu wirowego strumienia, prowadzace do powstawania drgan akustycznych oraz rure usytuowana osiowo, przechodzaca przez komore i dysze do strefy, gdzie dostarczany przez nia material jest rozpylany, wmmsmm tym, ze ma komore wtórna (3) stanowiaca rezonator drgan akustycznych wywolywanych przez strumien gazu rozpylajacycego, przylega¬ jaca otworem wlotowym (12) do powierzchni czolowej (7) dyszy (2) w której znajdujaca sie rura (4) czescia wylotowa wprowadzona jest przez otwór wlotowy (12) do wnetrza komory wtórnej (3), w której nastepuje rozpylenie wprowadzanego materialu, 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, mmttmm tym, ze komora wtórna (3)jest cwicrcfalowym rezonatorem drgan akustycznych. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 2, wmmsmm tym* ze komora wtórna (3)ma postac walca o srednicy (D4) kilkakrotnie wiekszej od srednicy (Da) dyszy (2). 4. Urzadzenie rozpylajace wedlug zastrz. 3, mtmtmm tym, ze ze dlugosc komory wtórnej (3)jest równa badz wieksza ód jej srednicy. 5. Urzadzenie rozpylajace wedlug zastrz. 1, mmimm tym, ze czesc wylotowa rury (4) ma otwory wylotowe (21, 22). 6. Urzadzenie rozpylajace wedlug zastrz. 1, wmmsmm tym, ze czesc wylotowa rury (4) ma nasadke rozpylajaca (23). 4 FIE.1 FUS. 2 -25 25 \ !e"-j ^3- FiG.3 Pracownia Poligraficzna VP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL