RU2177373C1

RU2177373C1 - Disk-type liquid sprayer

Info

Publication number: RU2177373C1
Application number: RU2000111675/12A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Васерин; М.Г. Максимов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КОМПАНИЯ В М"
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: obtaining highly dispersed liquids, aerosols in particular; farming and forestry, medicine, food- processing and chemical industries. SUBSTANCE: disk-type liquid sprayer includes drive disk with axial liquid supply passage and radial discharge passages which are communicated with first one; discharge passages are rectangular in section; they extend to outer radius of disk; sprayer is also provided with ventilation passages of rectangular section which are not communicated with discharge passages; they have intake holes in area adjoining disk center and outlet holes on outer radius of disk. Proposed disk-type sprayer enhances dispersity of liquid being sprayed at smooth spraying of aerosol; it also increases circumferential range of spraying. EFFECT: reduced consumption of liquid; increased productivity; low power requirements. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике получения высокодисперсных жидкостей, в частности аэрозолей, может быть использовано в сельском и лесном хозяйстве, медицине, пищевой и химической промышленности, в частности в аппаратах для санитарной обработки. The invention relates to techniques for producing highly dispersed liquids, in particular aerosols, can be used in agriculture and forestry, medicine, food and chemical industries, in particular in apparatus for sanitization.

Известно вращающее устройство (заявка Франции N 2623107, заявлена 13.11.87 г. , публикация 19.05.89 г, ИСП, выпуск N 22), содержащее вращающийся диск, на верхнюю поверхность которого подается жидкость, нижняя поверхность диска снабжена лопатками, создающими конус подсоса, вершина которого расположена в центральной зоне диска, и несущую воздушную подушку. Смачивающий диск слой жидкости превращается в мелкодисперсные капли, как только он срывается с поверхности диска, при этом эти капли удерживаются воздушной подушкой в пространстве, обеспечивая определенную дальность распыла. A rotating device is known (French application No. 2623107, filed November 13, 1987, publication May 19, 89 g, ICP, issue No. 22), comprising a rotating disk, on the upper surface of which a liquid is supplied, the lower surface of the disk is equipped with vanes creating a suction cone, the top of which is located in the central zone of the disk, and the supporting air cushion. A layer of liquid wetting the disk turns into fine droplets as soon as it breaks off the surface of the disk, while these drops are held in the air cushion in space, providing a certain spray range.

Однако данное устройство обладает низкой производительностью, так как увеличение подачи жидкости приводит к утолщению пленки жидкости перемещаемой по верхней поверхности диска под действием центробежной и Кариолиса сил, и как следствие к увеличению размера капель и в конечном счете к полному прекращению выполнения функций распылителя - получения аэрозоля. Роль вентилятора также ограничена - он не участвует в образовании диспергирующих частиц, он только обеспечивает соответствующую дальность распыла. However, this device has low productivity, since an increase in the fluid supply leads to a thickening of the film of fluid moving along the upper surface of the disk under the action of centrifugal and Cariolis forces, and as a result to an increase in the size of the droplets and ultimately to complete cessation of the functions of the atomizer — aerosol production. The role of the fan is also limited - it does not participate in the formation of dispersing particles, it only provides an appropriate spray range.

Известно устройство-распылитель жидкости (см. а.с. СССР N 1199276 от 06.04.84 г.), состоящее из приводного полого вала, соосно установленных двух приводных дисков с выполненными на них чередующимися кольцевыми впадинами и выступами, каждый из которых размещен в соответствующей кольцевой впадине и узел подачи жидкости. Распылитель также снабжен дополнительным приводным валом, установленным соосно основному, а каждый из двух приводных дисков установлен на соответствующем валу: на основном полом валу - первый диск, на дополнительном валу - второй диск с возможностью осевого перемещения этого дополнительного. Второй диск выполнен с отверстием, соединенным с воздуховодом. Таким образом, в результате ступенчатого дробления (выступы - впадины) капель образуется облако аэрозоля, которое выносится потоком воздуха в рабочее пространство. A liquid spray device is known (see the USSR AS N 1199276 dated 04/06/84), consisting of a drive hollow shaft, two drive disks coaxially mounted with alternating ring cavities and protrusions made on them, each of which is placed in the corresponding annular cavity and fluid supply unit. The sprayer is also equipped with an additional drive shaft mounted coaxially with the main one, and each of the two drive disks is mounted on the corresponding shaft: on the main hollow shaft - the first disk, on the additional shaft - the second disk with the possibility of axial movement of this additional. The second disk is made with a hole connected to the duct. Thus, as a result of stepwise crushing (protrusions - depressions) of the droplets, an aerosol cloud is formed, which is carried out by the air flow into the working space.

Однако использование данного устройства требует значительного усложнения общей конструкции установки, в которой будет использоваться данный распылитель за счет крепления дополнительного приводного вала для механической передачи вращения дополнительного приводного вала (или применения второго электродвигателя), причем крепление (подшипники и опоры) должно иметь возможность горизонтального перемещения соосно основному валу, дополнительной конструкции сочленения с воздуховодом. Все это требует соответствующих технических решений, материальных затрат. Причем ко всему вышеперечисленному требуется дополнительное оборудование (компрессор) для подачи воздуха в воздуховод под определенным давлением. Для получения соответствующей производительности и степени диспергирования жидкости требуются значительные энергозатраты для подачи воздуха и вращения электродвигателей. However, the use of this device requires a significant complication of the overall design of the installation, in which this sprayer will be used by attaching an additional drive shaft for mechanical transmission of rotation of the additional drive shaft (or using a second electric motor), and the mount (bearings and bearings) must be able to move horizontally coaxially main shaft, additional design of the joint with the duct. All this requires appropriate technical solutions, material costs. Moreover, to all of the above, additional equipment (compressor) is required to supply air to the duct under a certain pressure. To obtain the appropriate performance and degree of dispersion of the fluid, significant energy is required to supply air and rotate the electric motors.

Следовательно, данная конструкция распылителя требует значительного усложнения конструкции комплексной установки, больших энергозатрат и данный распылитель может быть использован реально только в стационарных установках. Therefore, this design of the atomizer requires a significant complication of the design of the complex installation, high energy consumption and this atomizer can be used only in stationary installations.

Наиболее близким по технической сущности является устройство распылителя жидкости (а.с. СССР N 1077646 от 20.12.82 г.), состоящее из приводного вала с осевым каналом для подачи жидкости с сообщающимися с ним радиальными каналами прямоугольного сечения, дополнительными отводными радиальными каналами, сообщающимися с основными радиальными каналами через окошки, которые имеют высоту меньшую, чем высота стенки радиального основного канала. The closest in technical essence is the device of the liquid atomizer (as USSR N 1077646 dated 12/20/82), consisting of a drive shaft with an axial channel for supplying liquid with radial channels of rectangular cross-section communicating with it, additional radial outlet channels communicating with the main radial channels through the windows, which have a height less than the height of the wall of the radial main channel.

Однако при полном использовании периметра (внутренней окружности) (см. фиг. 1, а. с. СССР N 1077646) появление дополнительных отводных радиальных каналов не может обеспечить повышение производительности данного устройства без ухудшения степени дисперсности распыляемой жидкости и уменьшения дальности распыления аэрозоля при выбранной скорости вращения диска. However, with the full use of the perimeter (inner circle) (see Fig. 1, a. Of the USSR N 1077646), the appearance of additional radial diverting channels cannot provide an increase in the productivity of this device without deteriorating the degree of dispersion of the sprayed liquid and reducing the spraying distance of the aerosol at the selected speed disk rotation.

Обеспечивая максимально возможную производительность устройства за счет конструктивного ресурса (полного использования внутренней окружности осевого канала) - увеличения числа дополнительных отводных радиальных каналов, в данном устройстве не предусмотрено конструктивного решения для исключения процесса слияния мелкодисперсных частиц аэрозоля в более крупные образования (даже капли), которое имеет место из-за высокой плотности аэрозоля в зоне непосредственно прилегающей к распыляющему диску и наличия нестационарного вихревого движения. Необходимо отметить следующее: отводные радиальные каналы, хотя на выходе и не заполнены полностью жидкостью, не могут играть роль рабочего органа центробежного вентилятора, так как на входе подающий осевой канал полностью заполнен жидкостью и образует гидравлическую пробку, не позволяющую засасывать воздух. Это приводит к тому, что образовавшиеся частицы аэрозоля недостаточно быстро выносятся из зоны распыла. В результате при повышении расхода распыляемой жидкости процесс коагуляции мелкодисперсных частиц в крупные начинает преобладать над процессом диспергирования, что снижает степень диспергирования и степень равномерности распыляемой жидкости. А отсутствие вентиляционного эффекта приводит к уменьшению размеров факела распыла, а значит ограничивает возможности распылителя по обработке больших объемов пространства. Providing the maximum possible productivity of the device due to the constructive resource (full use of the inner circumference of the axial channel) —increasing the number of additional tap radial channels, this device does not provide a constructive solution to exclude the process of fusion of fine aerosol particles into larger formations (even droplets), which has place due to the high density of the aerosol in the area immediately adjacent to the spray disk and the presence of an unsteady vortex izheniya. The following should be noted: radial outlet channels, although they are not completely filled with liquid at the outlet, cannot play the role of a working body of a centrifugal fan, since at the inlet the axial feed channel is completely filled with liquid and forms a hydraulic plug that does not allow air to be sucked in. This leads to the fact that the formed aerosol particles are not sufficiently quickly removed from the spray zone. As a result, with an increase in the flow rate of the sprayed liquid, the process of coagulation of fine particles into large particles begins to prevail over the dispersion process, which reduces the degree of dispersion and the uniformity of the sprayed liquid. And the lack of a ventilation effect leads to a decrease in the size of the spray torch, and therefore limits the ability of the sprayer to handle large volumes of space.

Цель изобретения - повышение степени дисперсности распыляемой жидкости при повышении степени равномерности распыляемого аэрозоля данной жидкости в зоне распыления при одновременном повышении производительности и окружной и объемной дальности распыления. The purpose of the invention is to increase the degree of dispersion of the sprayed liquid while increasing the degree of uniformity of the sprayed aerosol of the liquid in the spray zone while increasing productivity and peripheral and volumetric spray ranges.

Поставленная цель достигается тем, что распылитель жидкости, содержащий приводной диск с осевым каналом для подачи жидкости и сообщающимися с ним отводными радиальными каналами прямоугольного сечения, выполнен с радиальными вентиляционными каналами прямоугольного сечения, чередующимися и не сообщающимися с отводными радиальными каналами и имеющими заборные (входные) отверстия (окошки) в зоне, прилегающей к центру диска, а выходные отверстия на внешнем радиусе диска. This goal is achieved in that the liquid atomizer containing the drive disk with an axial channel for supplying liquid and communicating with it by the radial channels of rectangular cross section, is made with radial ventilation channels of the rectangular cross section, alternating and not communicating with the tap radial channels and having intake (input) holes (windows) in the area adjacent to the center of the disk, and the output holes on the outer radius of the disk.

Сущность изобретения заключается в том, что введение вентиляционных каналов, выполняющих в рабочем режиме дискового распылителя роль дополнительного центробежного распылителя - вентилятора, который создает стационарный вихревой поток воздуха, представленный на фиг. 2, обеспечивает следующее:
- разрывает общий поток частиц распыляемого аэрозоля, поступающий из отводных радиальных каналов, с помощью M отдельных вентиляционных потоков воздуха, поступающих из вентиляционных каналов, выполненных чередующимися с отводными радиальными каналами, тем самым значительно снижается процесс слияния мелкодисперсных частиц распыляемого аэрозоля в зоне непосредственно прилегающей к распыляющему диску, а также значительно снижается влияние нестационарного вихревого движения воздуха, которое является следствием вращательного движения диска, и тем самым повышается степень дисперсности и степень равномерности распыляемого аэрозоля в обрабатываемой зоне;
- определяет быструю транспортировку частиц аэрозоля из зоны распыла, тем самым увеличивает пропускную способность диска, а следовательно, и производительность данного распыляющего диска;
- расширяет обрабатываемое кубическое (шарообразное) пространство, увеличивая диаметр этого пространства - шара, тем самым увеличивает дальность и объем распыления аэрозоля.The essence of the invention lies in the fact that the introduction of ventilation channels, performing in the operating mode of the disk atomizer, the role of an additional centrifugal atomizer - fan, which creates a stationary vortex air flow, shown in Fig. 2 provides the following:
- breaks the total flow of particles of the spray aerosol coming from the radial exhaust ducts, using M separate ventilation air streams coming from the ventilation ducts made alternating with the exhaust radial ducts, thereby significantly reducing the process of fusion of fine particles of the spray aerosol in the area immediately adjacent to the spray disk, and also significantly reduces the effect of unsteady vortex air movement, which is a consequence of rotational motion action and thereby increases the degree of dispersion and degree of uniformity of the aerosol spray in the treated area;
- determines the fast transportation of aerosol particles from the spray zone, thereby increasing the throughput of the disk, and hence the performance of this spray disk;
- expands the processed cubic (spherical) space, increasing the diameter of this space - the ball, thereby increasing the range and volume of aerosol spraying.

На фиг. 1 изображен дисковый распылитель жидкости и сечения отводного радиального и вентиляционного каналов, на фиг. 2 представлен стационарный вихревой поток воздуха, создаваемый всеми вентиляционными каналами в процессе работы дискового распылителя жидкости. In FIG. 1 shows a disk atomizer of liquid and sections of the outlet radial and ventilation channels, FIG. 2 shows a stationary vortex air flow created by all ventilation channels during operation of a disk liquid atomizer.

Дисковый распылитель жидкости содержит приводной распыляющий диск 1 с осевым каналом 2 для подачи жидкости, сообщающимися с ним отводными радиальными каналами прямоугольного сечения 3, вентиляционными каналами 4, входные окошки 5 отводных радиальных каналов 3 расположены на внутреннем диаметре приводного распыляющего диска 1, а выходные окошки 6 находятся на внешнем диаметре приводного распыляющего диска 1, заборные отверстия 7 вентиляционных каналов 4 находятся в зоне, прилегающей к внутреннему диаметру приводного распыляющего диска 1, а выходные отверстия 8 вентиляционных каналов 4 находятся на внешнем радиусе приводного распыляющего диска 1. The disk liquid sprayer contains a drive spray disk 1 with an axial channel 2 for supplying liquid, rectangular outlet channels 3 communicating with it, ventilation channels 4, input windows 5 of the output radial channels 3 are located on the inner diameter of the drive spray disk 1, and the output windows 6 are on the outer diameter of the drive spray disk 1, the intake holes 7 of the ventilation channels 4 are in the area adjacent to the inner diameter of the drive spray disk 1, and yhodnye holes 8 ventilation ducts 4 are located on the outer radius of the drive of the spray disc 1.

Дисковый распылитель жидкости работает следующим образом. Disk spray liquid works as follows.

Жидкость, поступающая по осевому каналу 2 во вращающийся приводной распыляющий диск 1, под действием центробежной и Кариолиса сил поступает в отводные радиальные каналы 3 и перемещается по их боковым стенкам в виде пленки до выхода из окошек 6 на внешнем диаметре приводного распыляющего диска 1. При вращении диска с высокой скоростью создаются условия (за счет перепада давления на входе в заборные окна 7 и выходе вентиляционных окон 8) для возникновения отдельного воздушного стационарного вихревого потока в каждом вентиляционном канале. Диск в целом создает общий стационарный вихревой вентиляционный поток воздуха, состоящий из M отдельных стационарных вихревых потоков (где M - количество вентиляционных каналов в диске). M отдельных стационарных вихревых потоков разделяют общий поток мелкодисперсных частиц в зоне, прилегающей к распыляющему диску, значительно снижают процесс слияния мелкодисперсных частиц и одновременно уносят эти частицы далее от диска в кубическое (шаровое) пространство обрабатываемого объекта. Таким образом, общий стационарный вихревой поток, образованный группой M отдельных вентиляционных каналов, общий характер которого представлен на фиг. 2, обеспечивает повышение дисперсности распыляемого аэрозоля и повышение равномерности его распыления в обрабатываемой зоне при одновременном увеличении производительности установки, в которой используется данный дисковый распылитель, а также увеличении дальности распыления. Повышение степени дисперсности, степени равномерности распыления и дальности распыления косвенно позволяют снизить расход распыляемой жидкости на единицу объема обрабатываемого пространства, а повышение производительности косвенно снижает энергозатраты на проведение обработки при использовании данного дискового распылителя в реальной установке. The fluid flowing through the axial channel 2 into the rotary drive atomizing disk 1, under the action of centrifugal and Cariolis forces, enters the radial outlet channels 3 and moves along their side walls in the form of a film until exit from the windows 6 on the outer diameter of the drive atomizing disk 1. During rotation high speed disk conditions are created (due to the pressure drop at the inlet to the intake windows 7 and the outlet of the ventilation windows 8) for the occurrence of a separate stationary air vortex flow in each ventilation channel. The disk as a whole creates a general stationary vortex ventilation air flow, consisting of M separate stationary vortex flows (where M is the number of ventilation channels in the disk). M separate stationary vortex flows share the general stream of fine particles in the area adjacent to the spray disk, significantly reduce the process of fusion of fine particles and at the same time carry these particles further from the disk into the cubic (spherical) space of the treated object. Thus, the total stationary vortex flow formed by the group M of individual ventilation ducts, the general nature of which is shown in FIG. 2, provides an increase in the dispersion of the sprayed aerosol and an increase in the uniformity of its spraying in the treated area, while simultaneously increasing the productivity of the installation in which this disk sprayer is used, as well as increasing the spraying range. Increasing the degree of dispersion, the degree of uniformity of spraying and the spraying distance indirectly allows to reduce the flow rate of the sprayed liquid per unit volume of the treated space, and increasing the productivity indirectly reduces the energy consumption for processing when using this disk sprayer in a real installation.

Claims

A disk liquid sprayer comprising a drive disk with an axial channel for supplying liquid and communicating with it by the radial rectangular channels and extending to the outer radius of the disk, characterized in that it is made with additional radial ventilation channels of rectangular cross-section, alternating and not communicating with the drain channels and having intake openings in an area adjacent to the center of the disk, and outlet openings at the outer radius of the disk.