RU2187383C2 - Распылитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технике распыления текущих веществ, жидких, полужидких, сыпучих и может найти применение в различных технологических процессах, например для охлаждения и смазки резания распыленными жидкостями, для напыления и окраски поверхностей, а также в медицине и сельском хозяйстве. Распылитель содержит вихревую трубу с камерой разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки и с улиточным сопловым вводом, трубопровод для подачи сжатого газа в вихревую трубу, патрубок вывода холодного потока газа на одном конце вихревой трубы, патрубок забора распыляемой среды. Распылитель снабжен трубопроводом для подачи холодного потока газа в зоне выброса распыляемой среды, соединенным с патрубком вывода холодного потока газа. В торце вихревой трубы у патрубка забора распыляемой среды выполнена смесительная камера в виде кольцевой канавки, а в диаметральном сечении вихревой трубы - отверстие для установки патрубка выброса распыленной среды, причем диаметр отверстия последнего меньше или равен диаметру отверстия патрубка забора распыляемой среды и составляет 0,2-0,25 диаметра вихревой трубы, диаметр патрубка вывода холодного потока газа равен 0,85-0,9 диаметра вихревой трубы, а длина камеры разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки составляет 4-4,2 диаметра вихревой трубы. Использование такой конструкции позволяет расширить область применения, возможности распыления эмульсий различной вязкости и сложных фракций и возможности регулирования температуры и объема распыляемых консистенций. 1 ил.

Description

Изобретение относится к технике распыления текучих сред (веществ), жидких, полужидких, сыпучих.

Оно может найти применение в различных технологических процессах, например, для охлаждения и смазки резания распыленными жидкостями, для напыления и окраски поверхностей, а также в медицине и сельском хозяйстве.

Известно устройство для охлаждения зоны резания, содержащее вихревую трубу с двумя патрубками - горячего потока и в виде диффузора - холодного потока, а также тангенциальным сопловым вводом, связанным с трубопроводом подачи сжатого воздуха, при этом сопло подачи распыленной СОЖ соединено с вихревой трубой со стороны патрубка горячего потока, направлено вдоль ее оси и выполнено с радиальными отверстиями и сужающимся концом (1).

Общими признаками заявляемого устройства и описанного выше аналога является наличие вихревой трубы с тангенциальным сопловым вводом сжатого воздуха, патрубками вывода холодного и горячего потока, а также трубопровода подачи сжатого воздуха.

Устройство-аналог обеспечивает высокую эффективность охлаждения зоны резания за счет регулирования потока сжатого воздуха, подаваемого в тангенциальный и осевой патрубки вихревой трубы.

Недостатком устройства-аналога является ограниченная область применения, невозможность распыления эмульсий различной вязкости, так как происходит обмерзание выхода.

Известно устройство для охлаждения зоны резания металлорежущего станка, выбранное в качестве прототипа, содержащее соединенную с источником сжатого влажного воздуха вихревую трубу с сопловым вводом, с патрубками горячего и холодного потока, а также ионизатор с электродами в патрубке холодного потока. Эжектор, соединенный трубопроводом с жидкой средой, установлен на выходе патрубка холодного потока (2).

Общими признаками заявляемого устройства и прототипа является наличие вихревой трубы с улиточным сопловым вводом и двух патрубков - на одном и другом конце трубы, а также трубопровода.

Устройство-прототип обеспечивает повышение производительности механической обработки, стойкости инструмента и улучшение санитарно-гигиенических условий в зоне обслуживания станка за счет дополнительного увлажнения ионизированного потока воздуха.

Недостатком устройства-аналога является ограниченная область применения, невозможность распыления жидкостей различной вязкости.

Технической задачей, решаемой при создании заявляемого устройства, является расширение области применения, возможность распыления эмульсий различной вязкости и сложных фракций, например смеси воды с порошком, возможность регулирования температуры и объема распыляемых сред.

Задача решена тем, что в распылителе, содержащем вихревую трубу с камерой разделения сжатого воздуха на холодный и горячий потоки и с улиточным сопловым вводом, трубопроводом для подачи сжатого газа в вихревую трубу, патрубком вывода холодного потока газа на одном конце вихревой трубы, патрубком забора распыляемой среды на другом ее конце и патрубком выброса распыленной среды, согласно изобретению предусмотрено следующее. Распылитель снабжен трубопроводом для подачи холодного потока газа в зону выброса распыленной среды, соединенным с патрубком вывода холодного потока газа, при этом в торце вихревой трубы у патрубка забора распыляемой среды выполнена смесительная камера в виде кольцевой канавки, а в диаметральном сечении вихревой трубы - отверстие для установки патрубка выброса распыленной среды, причем диаметр отверстия последнего меньше или равен диаметру отверстия патрубка забора распыленной среды и составляет (0,2-0,25) диаметра вихревой трубы, диаметр патрубка вывода холодного потока газа равен (0,85-09) диаметра вихревой трубы, а длина камеры разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки составляет (4-4,2) диаметра вихревой трубы.

Новые конструктивные элементы устройства: трубопровод для подачи холодного потока газа в зону выброса распыленной среды и смесительная камера.

Смесительная камера в виде кольцевой канавки, выполненной в торце вихревой трубы, у патрубка забора распыляемой среды способствует более глубокой диспергации всасываемой распыляемой среды, например жидкости, за счет перепада давления.

В диаметральном сечении вихревой трубы установлен патрубок выброса распыленной среды, диаметр отверстия которого меньше или равен диаметру отверстия патрубка забора распыляемой среды и составляет (0,2-0,25) диаметра вихревой трубы.

Такое соотношение размеров диаметров отверстий патрубков обеспечивает получение мелкодисперсной смеси и является оптимальным.

Диаметр патрубка вывода холодного потока составляет (0,85-0,9) диаметра вихревой трубы, что убыстряет удаление холодной составляющей газа и создает в центре трубы разрежение. Происходящее самовакуумирование способствует забору распыляемой среды внутрь вихревой трубы.

Длина камеры разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки равна (4-4,2) диаметра вихревой трубы. Это необходимо, чтобы обеспечить не только процесс разделения сжатого газа на две составляющие: горячий и холодный потоки, но и позволяет на 1/3 заполнить вихревую трубу распыляемой средой.

Патрубок вывода холодного потока соединен с трубопроводом для подачи газа в зону выброса распыленной среды. Это необходимо для регулирования температуры распыленной среды, а также объема распыляемых консистенции.

На фиг.1 приведена схема распылителя. На чертеже обозначено следующее:
1 - вихревая труба
2 - корпус
3 - улитка
4 - штуцер подачи сжатого газа
5 - патрубок вывода холодного потока
6 - крышка корпуса
7 - патрубок забора распыляемой среды
8 - кольцевая канавка (смесительная камера)
9 - отверстие выброса распыленной среды
10 - патрубок выброса распыленной среды
11 - камера разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки
12 - трубопровод
13 - вентиль
14 - шаровое соединение
Распылитель содержит вихревую трубу 1 с корпусом 2, в котором установлена улитка 3. Улитка 3 соединена со штуцером 4 подачи сжатого газа и образует тангенциальный сопловый ввод. Патрубок 5 вывода холодного потока прижат к улитке 3 крышкой 6 корпуса. На другом конце вихревой трубы 1 выполнен патрубок 7 для забора распыляемой среды.

В торце вихревой трубы 1 выполнена кольцевая канавка 8, образующая смесительную камеру. В диаметральном сечении вихревой трубы 1 выполнено отверстие 9, в котором установлен патрубок 10 выброса распыленной среды.

Диаметр отверстия 9 патрубка 10 выброса распыленной среды меньше или равен диаметру отверстия патрубка 7 забора распыляемой среды и составляет (0,2-0,25) диаметра вихревой трубы 1. Диаметр патрубка 5 вывода холодного потока равен (0,85-0,9) диаметра вихревой трубы 1. Длина камеры 11 разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки составляет (4-4,2) диаметра вихревой трубы.

Патрубок 5 вывода холодного потока соединен с трубопроводом 12, на котором установлен вентиль 13 для регулирования давления холодного потока, подаваемого в зону выброса распыленной среды, на выходе трубопровода 12 установлено шаровое соединение 14.

Распылитель работает следующим образом. Сжатый газ по трубопроводу (не показан), а затем через штуцер 4 подается в улитку 3, проходя через которую он закручивается и поступает в камеру 11 в виде вихревого потока, где происходит его разделение на горячий и холодный потоки.

Струи холодного потока поворачивают к оси вихревой трубы 1 и выходят через патрубок 5. За счет разрежения, создающегося по центру вихревой трубы, происходит забор распыляемой среды через патрубок 7. Поступающая в вихревую трубу 1 распыляемая среда, например жидкость, перемешивается в смесительной камере 8 с горячим вихревым потоком газа, движущимся вдоль стенок камеры 11 разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки. Распыляемая среда приобретает мелкодисперсное состояние, смесь заполняет на 1/3 объем вихревой трубы. Выход осуществляется через патрубок 10 выброса распыленной среды.

Холодный поток газа, поступающий из трубопровода 10 в зону выброса распыленной среды, позволяет регулировать температуру распыленной смеси, а шаровое соединение 14 - направление подачи холодного потока.

Опытным путем подобраны параметры распылителя: диаметр и длина камеры разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки, диаметры патрубков и штуцера, размер смесительной камеры. Устройство надежно в эксплуатации и лишено недостатков аналога и прототипа. В виду достаточно больших диаметров отверстий, оно не имеет обмерзания, может работать на малых давлениях, имеет возможность подачи холодной и теплой распыленной среды.

Испытания показали, что заявляемое устройство позволяет производить распыление эмульсий различной вязкости и даже сыпучих веществ, что расширяет область его применения.

Источники информации
1. Патент RU 2023567, кл. B 23 Q 11/10, 30.11.1994.

2. Патент RU 2045381, кл. B 23 Q 11/10, 10.10.1995.

Claims (1)

1. Распылитель, содержащий вихревую трубу с камерой разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки, с улиточным сопловым вводом, трубопровод для подачи сжатого газа в вихревую трубу, патрубок вывода холодного потока газа на одном конце вихревой трубы, патрубок забора распыляемой среды на другом ее конце и патрубок выброса распыленной среды, отличающийся тем, что он снабжен трубопроводом для подачи холодного потока газа в зону выброса распыленной среды, соединенным с патрубком вывода холодного потока газа, при этом в торце вихревой трубы у патрубка забора распыляемой среды выполнена смесительная камера в виде кольцевой канавки, а в диаметральном сечении вихревой трубы - отверстие для установки патрубка выброса распыленной среды, причем диаметр отверстия последнего меньше или равен диаметру отверстия патрубка забора распыляемой среды и составляет 0,2-0,25 диаметра вихревой трубы, диаметр патрубка вывода холодного потока газа равен 0,85-0,9 диаметра вихревой трубы, а длина камеры разделения сжатого газа на холодный и горячий потоки составляет 4-4,2 диаметра вихревой трубы.