RU2198036C2

RU2198036C2 - Liquid dispersion apparatus

Info

Publication number: RU2198036C2
Application number: RU2001110297/12A
Authority: RU
Inventors: В.К. Шелковский; Н.И. Россеев; В.Г. Семичастнов; В.И. Чебатарев; В.К. Вишкин; Е.И. Бобкин
Original assignee: ООО "Самаратрансгаз"
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: heat engineering and water supplying systems. SUBSTANCE: apparatus has axial cavitational rod positioned for adjustment in longitudinal direction and equipped with end platform extending in counterflow, in plane of internal output section of nozzle. Cavitational rod is made in the form of integral pin with end platform positioned on its one end, and other end of pin is positioned for longitudinal movement and fixation in tubular member disposed on head casing. Outer cut of head is provided with saw-shaped edge. Apparatus may be used in heat engineering for burning of liquid fuel, in water supply systems for removing of bivalent iron from underground and open water sources, in aeration of domestic water and sewage water of similar content, in conditioner systems during saturation with water of air under treatment, in water cooling systems equipped with return water supply circuits, in fire-fighting equipment as device for spraying of liquid onto zones to be protected. EFFECT: simplified construction by omitting employment of hydraulic saturating part, simplified adjustment of dispersion process and, accordingly, reduced labor intensity of tune-up and operating works and reduced production costs. 1 dwg

Description

Изобретение относится к жидкостным распылительным устройствам, где эжектирующей средой является жидкость. Изобретение может быть использовано в энергетике для сжигания жидкого топлива, в водоснабжении при удалении двухвалентного железа из подземных и открытых источников, при аэрировании бытовых и близких к ним по составу сточных вод, в кондиционировании при насыщении влагой обрабатываемого воздуха, при охлаждении воды в контурах оборотного водоснабжения, в противопожарной технике в качестве устройств для орошения защищаемых площадей. The invention relates to liquid spray devices, where the ejection medium is a liquid. The invention can be used in the energy sector for burning liquid fuel, in water supply when removing ferrous iron from underground and open sources, in aeration of domestic and similar wastewater composition, in conditioning when the treated air is saturated with moisture, when water is cooled in the circulating water supply circuits , in fire fighting equipment as irrigation devices for protected areas.

Известно устройство для диспергирования жидкости [1], содержащее конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, образующим совместно с наружной поверхностью сопла вакуумную камеру и профилированные кольца нарастающего по потоку диаметра. По краям сопла и насадка выполнены проточки с кромками, образующими острую и пологую составляющие граней. При работе устройства проточки формируют две вакуумные кольцевые зоны, участвующие в деструкции потока жидкости совместно с вакуумной камерой. Устройство снабжено кавитационным стержнем с плоской торцевой площадкой, установленной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла по его оси против потока с возможностью перемещения кавитационного стержня в осевом направлении. Кавитационный стержень удерживается крепежной шпилькой, имеющей изгиб под углом в 90^o, выведенной наружу через отверстие в одном из профилированных колец и закрепленной на нем.A device for dispersing a liquid [1] is known, containing a confuser, a nozzle with a nozzle fixed on its outer part, which together with the outer surface of the nozzle forms a vacuum chamber and shaped rings of increasing diameter in the flow. Along the edges of the nozzle and nozzle, grooves are made with edges forming sharp and gentle components of the faces. During operation of the grooved device, two vacuum annular zones are formed, which participate in the destruction of the fluid flow together with the vacuum chamber. The device is equipped with a cavitation rod with a flat end face mounted in the plane of the internal output section of the nozzle along its axis against the flow with the possibility of moving the cavitation rod in the axial direction. The cavitation rod is held by a fastening pin having a bend at an angle of 90 ^° , brought out through an opening in one of the profiled rings and fixed to it.

При использовании данного устройства в ряде технологических процессов возникают противоречия, которые можно рассматривать как недостатки его конструкции, а именно:
- при использовании в камерах орошения диспергированная жидкость насыщается кислородом воздуха, что делает ее агрессивной по отношению к металлу конструкции камеры орошения;
- при применении в системах противопожарных водопроводов насыщение газом диспергированной жидкости, изменяющей плотность капли, снижает эффект орошения защищаемой площади при температурном воздействии на диспергируемый каплеобразный поток;
- возрастает трудоемкость изготовления устройства при предъявлении высоких требований, необходимых при сборке к центровке конструкции из набора профилированных колец нарастающего по потоку диаметра газонасыщающей части устройства к его продольной оси.When using this device in a number of technological processes, contradictions arise, which can be considered as disadvantages of its design, namely:
- when used in irrigation chambers, the dispersed liquid is saturated with atmospheric oxygen, which makes it aggressive with respect to the metal of the irrigation chamber design;
- when used in fire water supply systems, the saturation with gas of a dispersed liquid that changes the droplet density reduces the effect of irrigation of the protected area when the temperature is affected by a dispersible droplet-like flow;
- increases the complexity of manufacturing the device upon presentation of the high requirements required during assembly to center the structure from a set of profiled rings of the diameter of the gas-saturated part of the device growing along the stream to its longitudinal axis.

Техническая задача, решаемая данным изобретением - упрощение конструкции устройства за счет исключения его газонасыщающей части, упрощение регулирования процессом диспергирования, и, как следствие, снижение трудоемкости пусконаладочных работ и эксплуатационных затрат. The technical problem solved by this invention is to simplify the design of the device by eliminating its gas-saturated parts, simplifying the regulation of the dispersion process, and, as a result, reducing the complexity of commissioning and operating costs.

Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство содержит конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, кавитационный стержень, расположенный по оси устройства с возможностью его регулирования в продольном направлении, снабженный торцевой площадкой, расположенной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла против потока, выполненные по краю сопла и внутренней поверхности насадка проточки с острой и пологой составляющими гранями, образующими при работе вакуумные кольцевые зоны, при этом кавитационный стержень выполнен в виде цельной шпильки, на одном конце которой размещена торцевая площадка, а другой ее конец с возможностью перемещения и фиксации в продольном направлении размещен в трубном элементе, расположенном на корпусе насадка, при этом наружный обрез насадка выполнен с пилообразной кромкой. The invention consists in the following. The device comprises a confuser, a nozzle with a nozzle fixed on its outer part, a cavitation rod located along the axis of the device with the possibility of its regulation in the longitudinal direction, equipped with an end pad located in the plane of the nozzle’s inner exit section against the flow, made along the nozzle edge and the nozzle inner surface grooves with sharp and gentle component faces that form vacuum annular zones during operation, while the cavitation rod is made in the form of an integral stud, on one the end of which there is an end pad, and its other end with the ability to move and fix in the longitudinal direction is placed in a pipe element located on the nozzle body, while the outer edge of the nozzle is made with a sawtooth edge.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Устройство для диспергирования жидкости состоит из конфузора 1, расположенного на плоскости фланца, сопла 2 с закрепленным на его наружной части насадком 3, внутренняя часть которого совместно с наружной поверхностью сопла 2 образуют вакуумную камеру 4, кавитационного стрежня 5, выполненного по типу цельной шпильки, один конец которой расположен по оси устройства и выполнен с торцевой площадкой 8, установленной против потока жидкости в плоскости внутреннего обреза сопла, второй ее конец с возможностью перемещения установлен в направляющем трубном элементе 6, жестко закрепленном на наружной поверхности насадка 3 по оси устройства. Направляющий трубный элемент 6 имеет стопорный винт 7. По краю сопла 2 выполнена проточка 9 с острой и пологой составляющими гранями. По краю насадка 3 выполнена аналогичная проточка 10 также с острой и пологой составляющими гранями, при этом кромка наружного обреза 11 насадка 3 выполнена пилообразной. A device for dispersing a liquid consists of a confuser 1 located on the plane of the flange, a nozzle 2 with a nozzle 3 fixed on its outer part, the inner part of which together with the outer surface of the nozzle 2 form a vacuum chamber 4, a cavitation rod 5, made as a whole stud, one the end of which is located on the axis of the device and is made with an end pad 8 installed against the fluid flow in the plane of the inner edge of the nozzle, its second end is movably mounted in the guide the pipe element 6, rigidly fixed to the outer surface of the nozzle 3 along the axis of the device. The guide tube element 6 has a locking screw 7. Along the edge of the nozzle 2, a groove 9 is made with sharp and gentle component faces. Along the edge of the nozzle 3, a similar groove 10 is made with sharp and gentle component edges, while the edge of the outer edge 11 of the nozzle 3 is sawtooth.

Устройство для диспергирования жидкости работает следующим образом. A device for dispersing a liquid works as follows.

Жидкость под избыточным давлением поступает в конфузор 1, где происходит увеличение ее скорости. Из конфузора 1 жидкость попадает в сопло 2. При выходе из сопла 2 в плоскости его внутреннего выходного сечения жидкость встречает преграду - торцевую плохообтекаемую площадку 8. Возникает гидродинамический процесс, называемый кавитацией, который возмущает поток жидкости, кроме того, жидкость перераспределяется из центральной части на периферийную зону, вовлекаясь в работу по деструкции всем ее объемом. The liquid under excess pressure enters the confuser 1, where its speed increases. From the confuser 1, the liquid enters the nozzle 2. When exiting the nozzle 2 in the plane of its internal outlet section, the liquid encounters an obstacle — an end poorly streamlined platform 8. There is a hydrodynamic process called cavitation, which disturbs the liquid flow, in addition, the liquid redistributes from peripheral zone, getting involved in the work of destruction in its entirety.

Кавитационный стержень 5 своим свободным концом имеет возможность осевого перемещения, фиксируясь посредством стопорного винта 7, установленного в направляющем трубном элементе 6, который жестко закреплен на наружной поверхности насадка 3 по оси устройства. Тем самым осуществляется процесс регулирования положения торцевой площадки 8 кавитационного стержня 5. The cavitation rod 5 with its free end has the possibility of axial movement, being fixed by means of a locking screw 7 installed in the guide tube element 6, which is rigidly fixed to the outer surface of the nozzle 3 along the axis of the device. Thus, the process of regulating the position of the end platform 8 of the cavitation rod 5.

Две проточки 9 и 10 с острой и пологой составляющей гранями, выполненные на выходе из сопла 2 и на внутренней поверхности насадка 3, при работе устройства формируют вакуумные кольца. Вакуумные кольца и вакуумная камера 4 образуют зону, в которой происходит разрушение струи жидкости посредством объемного вскипания в ней растворенных газов при соприкосновении с возникающим вакуумом. На выходе из насадка 3 образуется диспергированный поток жидкости, формирующийся в факел. Наружный обрез насадка 3 выполнен в виде пилообразной кромки 11, удлиняющей геометрическую длину обреза насадка. Пилообразная кромка 11 вносит дополнительное боковое возмущение в периферийную зону потока, вызывая перенапряжение в напряженном поле диспергируемой жидкости, увеличивая тем самым угол раскрытия факела и дисперсность потока жидкости. Two grooves 9 and 10 with a sharp and gentle component edges, made at the exit of the nozzle 2 and on the inner surface of the nozzle 3, during operation of the device form a vacuum ring. Vacuum rings and a vacuum chamber 4 form a zone in which the liquid stream is destroyed by volume boiling of dissolved gases in it in contact with the resulting vacuum. At the exit of the nozzle 3, a dispersed fluid stream forms, which forms in the torch. The outer edge of the nozzle 3 is made in the form of a sawtooth edge 11, extending the geometric length of the edge of the nozzle. The sawtooth edge 11 introduces additional lateral disturbance in the peripheral zone of the flow, causing overvoltage in the stress field of the dispersible fluid, thereby increasing the angle of the torch and the dispersion of the fluid flow.

Устройство для диспергирования жидкости предельно компактно, имеет высокий КПД, упрощенную конструкцию, легко перестраивается на любой вид диспергирования путем изменения диаметра торцевой площадки 8, ее линейного положения по отношению к внутренней плоскости выхода из сопла 2 и величины избыточного давления на входе. The device for dispersing liquid is extremely compact, has a high efficiency, simplified design, can easily be tuned to any type of dispersion by changing the diameter of the end pad 8, its linear position with respect to the inner plane of exit from the nozzle 2 and the amount of overpressure at the inlet.

Оптимальное рабочее давление жидкости на входе в устройство 0,32-2,5 МПа. The optimum working fluid pressure at the inlet to the device is 0.32-2.5 MPa.

Данная конструкция позволяет моделировать типоряд короткофакельных и широкоугольных устройств с высокой плотностью и равномерностью орошения. This design allows you to simulate a series of short-angle and wide-angle devices with high density and uniform irrigation.

Эти факторы и обеспечивают достижение поставленных высоких технических результатов работы устройства. These factors ensure the achievement of high technical results of the device.

Источники информации
1. Патент на Изобретение 2159684 "Устройство для диспергирования жидкости". Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации г. Москва, 27 ноября 2000 г.Sources of information
1. Patent for Invention 2159684 "Device for dispersing a liquid." Registered in the State register of inventions of the Russian Federation, Moscow, November 27, 2000

Claims

A device for dispersing a liquid, containing a confuser, a nozzle with a nozzle fixed on its outer part, a cavitation rod located along the axis of the device with the possibility of its regulation in the longitudinal direction and equipped with an end face located in the plane of the nozzle’s inner exit section against the flow, made along the nozzle edge and the inner surface of the nozzle grooves with sharp and gentle component faces that form during operation vacuum annular zones, characterized in that the cavitation The rye is made in the form of an integral stud, at one end of which an end pad is placed, and its other end, with the possibility of moving and fixing in the longitudinal direction, is placed in a tube element located on the nozzle body, while the outer edge of the nozzle is made with a sawtooth edge.