RU2209124C2 - Устройство для получения струи жидкости с управляемой дисперсностью капель - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к оборудованию для создания дальнобойных распыленных струй жидкости и может быть использовано в различных отраслях хозяйства преимущественно для тушения пожаров, а также для увлажнения воздуха, пылеподавления и др. Устройство содержит нагнетательный насос и два идентичных гидродинамических пульсатора давления, выполненных в виде клапанной пары тарель - седло, которая поджата пружиной с возможностью регулирования силы ее начального сжатия. Тарели пульсаторов связаны между собой контактно-взаимодействующими штоками, а входы пульсаторов подсоединены к противоположным концам трубопровода с насадкой и выходу насоса. Устройство обеспечивает воздействие на жидкость, истекающую через насадку, импульсов повышения давления с частотой, в два раза превышающей частоту колебаний тарели пульсатора, что повышает дисперсность распыла струи жидкости и увеличивает ресурс работы пружины, поджимающей тарель к седлу. 1 ил.

Description

Изобретение относится к оборудованию для создания дальнобойных распыленных струй жидкости и может быть использовано в различных отраслях хозяйства преимущественно для тушения пожаров, а также для увлажнения воздуха, пылеподавления, в дождевальных установках и др.

Известен гидроударный распылитель жидкости, содержащий насос, соединенный с емкостью, заполненной жидкостью, трубопровод и насадку, имеющую внутренний перфорированный цилиндр, и охватывающий его с зазором наружный перфорированный цилиндр, установленный с возможностью вращения и выполненный с равномерно расположенными тангенциальными отверстиями (см. а.с. СССР 1549602, МПК: В 05 В 3/04, БИ 10, 1990). Распыление жидкости указанным устройством осуществляется за счет импульсного повышения давления, происходящего при гидравлическом ударе, обусловленном перекрыванием проходных отверстий при вращении наружного цилиндра. Максимальное значение давления гидроудара соответствует полностью перекрытому выходному сечению насадки. Истечение жидкости происходит при давлениях меньших максимального, так как при открытии выходного сечения давление начинает падать. Это снижает скорость истечения струи и, следовательно, ее дальнобойность.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства, выбранным в качестве прототипа, является устройство для получения струи жидкости с управляемой дисперсностью капель по патенту РФ 2140333, МПК: В 05 В 1/08, БИ 30, 1999. Устройство содержит нагнетательный насос, соединенный с емкостью, заполненной жидкостью. Выход насоса состыкован с проточной гидропневматической камерой, к выходу которой подсоединен трубопровод с установленными на нем насадкой и гидродинамическим пульсатором давления с регулируемой частотой импульсов. Слив пульсатора соединен с емкостью, подсоединенной к входу насоса. При этом гидродинамический пульсатор давления выполнен в виде клапанной пары тарель - седло с возможностью регулирования хода тарели, которая поджата пружиной с возможностью регулирования силы ее первоначального сжатия. Общими существенными признаками известного и заявляемого устройств являются: насос, трубопровод с насадкой и гидродинамический пульсатор давления с регулируемой частотой импульсов, выполненный в виде клапанной пары тарель - седло, которая поджата пружиной с возможностью регулирования силы ее первоначального сжатия.

В устройстве-прототипе дисперсность распыла струи и его качество зависят от частоты импульсов повышения давления жидкости. Для повышения дисперсности необходимо увеличивать частоту импульсов, которая определяется частотой колебаний тарели клапанной пары тарель - седло гидродинамического пульсатора давления. При повышении частоты колебаний тарели повышается и частота колебаний пружины, поджимающей тарель к седлу, т.е. возрастает количество циклов деформации пружины за единицу времени, что приводит к уменьшению ресурса ее работы. Кроме этого, в известном устройстве после возникновения гидравлического удара давление в гидропневматической камере превышает давление подачи насоса и до тех пор, пока давление в пневматической камере не станет ниже давления па выходе из насоса жидкость в трубопровод насосом не подается, что снижает производительность устройства.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для получения струи жидкости с управляемой дисперсностью капель, в котором путем введения новых конструктивных элементов и связей между ними будет обеспечено увеличение частоты импульсов повышения давления жидкости без увеличения частоты колебаний тарели клапанной пары тарель - седло и непрерывная работа насоса на нагнетание, что приведет к повышению ресурса работы устройства и его производительности.

Поставленная задача решается тем, что устройство для получения струи жидкости с управляемой дисперсностью капель, содержащее насос, трубопровод с насадкой и гидродинамический пульсатор давления с регулируемой частотой импульсов, выполненный в виде клапанной пары тарель - седло, которая поджата пружиной с возможностью регулирования силы се начального сжатия, согласно изобретению, снабжено вторым гидродинамическим пульсатором давления, идентичным первому, тарели пульсаторов связаны между собой контактно-взаимодействующими штоками, а входы пульсаторов подсоединены к противоположным концам трубопровода с насадкой и выходу насоса.

Отличительными признаками предполагаемого устройства от прототипа являются наличие второго гидродинамического пульсатора давления идентичного первому, связь тарелей пульсаторов между собой контактно-взаимодействующими штоками, подсоединение входов пульсаторов к противоположным концам трубопровода с насадкой и входу насоса.

Использование в предлагаемом устройстве двух идентичных пульсаторов давления и связь их тарелей через контактно-взаимодействующие штоки позволяет создавать гидроудары с частотой, в два раза большей по сравнению с частотой колебаний тарели каждого пульсатоpa, а подсоединение входов пульсаторов к противоположным концам трубопровода с насадкой обеспечивает воздействие на жидкость, истекающую через насадку, импульсов повышения давления с частотой, в два раза превышающей частоту импульсов в устройстве-прототипе при одной и той же частоте колебаний тарели клапанной пары тарель - седло. Это повышает дисперсность распыла струи жидкости и увеличивает ресурс работы пружины, поджимающей тарель, а следовательно, и всего устройства по сравнению с ресурсом работы устройства-прототипа при обеспечении одинаковой частоты импульсов повышения давления, воздействующих на жидкость, истекающую через насадку. Подсоединение входов пульсаторов непосредственно к выходу насоса позволило исключить из устройства пневмогидравлическую камеру и обеспечить непрерывную работу насоса на нагнетание, что повышает производительность устройства.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена конструктивная схема устройства для получения струи жидкости с управляемой дисперсностью капель.

Устройство содержит нагнетательный насос 1 и два идентичных гидродинамических пульсатора давления 2 и 3, входы 4 и 5 которых соединены трубопроводами 6 и 7 с противоположными концами трубопровода 8 с насадкой 9 и выходом 10 насоса 1. Гидродинамический пульсатор давления содержит корпус 11 с размещенными в нем клапанной парой тарель 12 - седло 13. Тарель 12 поджата пружиной 14, величина сжатия которой может регулироваться посредством винта 15. Пульсатор 3 имеет аналогичную конструкцию: в корпусе 16 размещена клапанная пара тарель 17 - седло 18, тарель 17 поджата пружиной 19, величина сжатия которой может регулироваться посредством винта 20. Тарель 12 пульсатора 2 и тарель 17 пульсатора 3 связаны между собой контактно-взаимодействующими штоками 21 и 22. При этом пульсаторы 2 и 3 установлены таким образом, чтобы максимальное расстояние между штоками 21 и 22 было меньше максимального хода тарели клапана каждого пульсатора, т.е. δ_шт.max<δ_т (см. чертеж), где δ_шт - расстояние между штоками 21 и 22, δ_т - ход тарели 12 или 17. Сливной патрубок 23 пульсатора 2 и сливной патрубок 24 пульсатора 3 сообщены через вентили 25 и 26 и трубопровод 27 с накопительной емкостью 28, заполненной жидкостью, к которой подсоединен нагнетательный насос 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии тарели 12 и 17 пульсаторов 2 и 3 под действием пружин 14 и 19 отжаты от седел 13 и 18 соответственно. Вентили 25 и 26 открыты. При запуске насоса 1 поток жидкости по трубопроводам 6, 7 и 8 поступает на вход 4 пульсатора 2, вход 5 пульсатора 3 и в насадку 9. В начальный момент времени после запуска насоса 1 жидкость свободно протекает через клапанные пары тарель 12 - седло 13 и тарель 17 - седло 18 и через сливные патрубки 23 и 24 возвращается по трубопроводу 27 в сливную емкость 28. Другая часть жидкости поступает в трубопровод 8 и истекает через насадку 9 в виде сплошной струи. По мере разгона жидкости в трубопроводах 6 и 7 (при выходе насоса 1 на номинальный режим работы) за счет увеличения скорости жидкости в кольцевом зазоре, образованном тарелью 12 и корпусом 11, повышается перепад давления на тарели 12. Аналогично повышается перепад давления и на тарели 17. Но так как в системе всегда имеется некоторая асимметрия, например, некоторое различие в силах начального поджатия пружин 14, 19, отличие гидравлических сопротивлений трубопроводов 6, 7 и пульсаторов 2 и 3 и др., то повышение перепада давления на одной из тарелей будет происходить более интенсивно, чем на другой. Положим для определенности, что это будет тарель 12 (если это будет тарель 17, то в работе устройства по существу ничего не изменится). Повышение перепада давления на тарели 12 вызывает ее перемещение в сторону седла 13, что, в свою очередь, обусловливает еще большее нарастание перепада давления на тарели за счет увеличения ее гидродинамического сопротивления. При значительном превышении силы гидродинамического давления на тарель 12 над усилием начального поджатая пружины 14 тарель 12 быстро перемещается к седлу 13, что вызывает резкое уменьшение до нуля площади проходного сечения пульсатора давления 2, в результате чего возникает гидравлический удар, обусловливающий резкое повышение давления в трубопроводе 6. При этом волна сжатия со скоростью звука в жидкости распространяется по трубопроводу 6 в сторону трубопроводов 8 и 7, вызывая повышение давления жидкости, истекающей из насадки 9, и в трубопроводе 7. Одновременно с посадкой тарели 12 на седло 13 шток 21 входит в контакт со штоком 22, перемещает его вправо (см. чертеж), тарель 17 отходит от седла 18 на максимальное расстояние, клапанная пара тарель 17 - седло 18 полностью открывается и жидкость свободно протекает через нее. После гидроудара давление на входе в пульсатор 2 начинает падать (из-за распространения волны разрежения), а на входе в пульсатор 3 повышается. Скорость жидкости в кольцевом зазоре, образованном тарелью 17 и корпусом 16 пульсатора 3, возрастает. Перепад давления на тарели 17 увеличивается и она быстро перемещается к седлу 18. Площадь проходного сечения пульсатора 3 уменьшается до нуля, в результате чего возникает гидравлический удар. Волна сжатия распространяется по трубопроводу 7 в сторону трубопроводов 8 и 6, вызывая повышение давления жидкости, истекающей из насадки 9, и в трубопроводе 6. Одновременно с посадкой тарели 17 на седло 18 шток 22, воздействуя на шток 21, перемещает его влево (см. чертеж), тарель 12 под действием штока 22 и сжатой пружины 14 отходит от седла 13, клапанная пара пульсатора 2 полностью открывается и жидкость начинает свободно протекать через нее. Далее цикл работы устройства повторяется. Таким образом, при работе пульсаторов 2 и 3 с определенной частотой на расход жидкости, истекающей из насадки 9, накладываются пульсации давления с частотой в два раза большей, обусловливающие пульсирующий режим истечения жидкостной струи, что приводит к распыливанию. Изменяя с помощью регулировочных винтов 15 и 20 силу прижатия соответственно пружины 14 и пружины 19, можно регулировать частоту импульсов повышения давления и, следовательно, дисперсность капель.

Claims (1)

1. Устройство для получения струи жидкости с управляемой дисперсностью капель, содержащее насос, трубопровод с насадкой и гидродинамический пульсатор давления с регулируемой частотой импульсов, выполненный в виде клапанной пары тарель - седло, которая поджата пружиной с возможностью регулирования силы ее начального сжатия, отличающееся тем, что оно снабжено вторым гидродинамическим пульсатором давления, идентичным первому, тарели пульсаторов связаны между собой контактно-взаимодействующими штоками, а входы пульсаторов подсоединены к противоположным концам трубопровода с насадкой и выходу насоса.