RU2345281C1

RU2345281C1 - Acoustic nozzle for spraying of solutions

Info

Publication number: RU2345281C1
Application number: RU2007124799/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мари Владимировна Голубева (RU); Мария Владимировна Голубева; Лиди Владимировна Колаева (RU); Лидия Владимировна Колаева; Екатерина Олеговна Боброва (RU); Екатерина Олеговна Боброва; Елена Владимировна Духанина (RU); Елена Владимировна Духанина; Надежда Игоревна Горнушкина (RU); Надежда Игоревна Горнушкина; Дарь Олеговна Павлова (RU); Дарья Олеговна Павлова
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Владимировна Голубева
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-27

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention is related to facilities for spraying of liquids, solutions. Acoustic nozzle for spraying of solutions comprises body with gas-jet acoustic transmitter installed inside in the form of nozzle and resonator, tube for supply of air and liquid. Body is arranged in the form of vertically installed cylindrical sleeve, in upper part of which cover is provided, and tubes for supply of accordingly air and solution are installed perpendicular to body axis, besides inside the body, coaxially to it, air flow swirler is rigidly fixed, and lower part of body comprises distributing washer with at least two throttling openings with "d" diameter that contacts via gasket with gap "s" to throttle orifice having tapered surface, creating annular nozzle, at that lower part of body ends with bushing with at least two inclined throttling openings of "d₁" diameter for supply of solution and socket for discharge of dispersed mixture, besides in distributing washer, coaxially to it, rod is installed with deflector of "d₂" diameter inverted to the socket side, and threaded tailpiece with cap performing functions of axial guide device for air vortex flow. Ratio of distributing washer throttling openings "d" diameter to "d₁" diameter of throttling openings installed on tapered surface, lies within the optimal range of values: d/d₁=1.0÷2.0; ratio of distributing washer throttling openings "d" diameter to clearance "s" between distributing washer and throttle orifice, lies within optimal range of values: d/s=1.5÷2.5; ratio of "d₂" diameter of deflector inverted to socket side to clearance "s" between distributing washer and throttle orifice, lies in optimal range of values: d₂/s=5.5÷8.5.

EFFECT: higher efficiency of spraying.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности.The invention relates to means for spraying liquids, solutions and can be used in engine building, chemical, food and light industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический распылитель - форсунка по а.с. СССР №306270, F02C 7/24 от 04.01.70, содержащая корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя (прототип).The closest technical solution to the claimed object is an acoustic atomizer - nozzle for AS USSR No. 306270, F02C 7/24 from 04.01.70, comprising a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator made in the form of concentric annular slots located in a plane perpendicular to the axis of the housing, a ring with a conical surface connected to the housing and a sprayer, which serves to form a liquid film that blocks the exit from the generator, and is fixed in the housing by means of a hollow rod with a screw swirler at the end and a shoulder for placing an annular platform onto which bone from the nebulizer (prototype).

Недостатком известной акустической форсунки является то, что она не обеспечивает высокой степени распыла.A disadvantage of the known acoustic nozzle is that it does not provide a high degree of atomization.

Технический результат - повышение эффективности распыливания.The technical result is an increase in spraying efficiency.

Это достигается тем, что в акустической форсунке, содержащей корпус с размещенным внутри газоструйным излучателем акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубки для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена крышка, а перпендикулярно оси корпуса расположены трубки соответственно для подвода воздуха и раствора, причем внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплен завихритель воздушного потока, а в нижней части корпуса расположена распределительная шайба с, по крайней мере, двумя дроссельными отверстиями диаметром «d», которая через прокладку с зазором «s» контактирует с дроссельной шайбой, имеющей коническую поверхность, образуя кольцевое сопло, при этом нижняя часть корпуса оканчивается втулкой с, по крайней мере, двумя наклонными дроссельными отверстиями диаметром «d₁» для подвода раствора и раструбом для выхода диспергированной смеси, причем в распределительной шайбе, сооосно ей, расположен стержень с дефлектором диаметром «d₂», обращенным в сторону раструба, и резьбовым хвостовиком, на котором размещен колпачок, выполняющий функции осевого направляющего устройства вихревого потока воздуха.This is achieved by the fact that in an acoustic nozzle containing a housing with a gas-jet acoustic oscillator in the form of a nozzle and a resonator, a tube for supplying air and liquid, the housing is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a lid, and perpendicular to the axis tubes are located respectively for the supply of air and solution, and inside the housing, coaxially to it, a swirl of air flow is rigidly fixed, and in the lower part of the housing is located a washer with at least two throttle openings with a diameter of "d", which through a gasket with a clearance "s" is in contact with a throttle washer having a conical surface, forming an annular nozzle, while the lower part of the housing ends with a sleeve with at least two inclined throttle holes with a diameter of "d ₁ " for supplying the solution and a bell for the exit of the dispersed mixture, and in the distribution washer, coaxial to it, there is a rod with a deflector with a diameter of "d ₂ " facing the socket, and a chamfer shank on which the cap is placed, which acts as an axial guide device of the vortex air flow.

На чертеже изображен общий вид акустической форсунки для распыливания растворов.The drawing shows a General view of an acoustic nozzle for spraying solutions.

Акустическая форсунка содержит корпус 9 с размещенным внутри газоструйным излучателем. Корпус 9 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена крышка 10 с прокладкой 11. Перпендикулярно оси корпуса расположены трубки 1 и 2 соответственно для подвода воздуха и раствора. Внутри корпуса 9, соосно ему, жестко закреплен завихритель 8 воздушного потока. В нижней части корпуса 9 расположена распределительная шайба 7 с по крайней мере двумя дроссельными отверстиями 12 диаметром «d», которая через прокладку 6 с зазором 13 «s» контактирует с дроссельной шайбой 16, имеющей коническую поверхность 17, образуя кольцевое сопло. Нижняя часть корпуса 9 оканчивается втулкой 4 с, по крайней мере, двумя наклонными дроссельными отверстиями 14 диаметром «d₁», для подвода раствора и раструбом 21 для выхода диспергированной смеси.The acoustic nozzle comprises a housing 9 with a gas-jet emitter located inside. The housing 9 is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a cover 10 with a gasket 11. Tubes 1 and 2 are located perpendicular to the axis of the housing, respectively, for supplying air and solution. Inside the housing 9, coaxially to it, a swirl 8 of the air flow is rigidly fixed. In the lower part of the housing 9, there is a distribution washer 7 with at least two throttle holes 12 of diameter “d”, which through the gasket 6 with a clearance 13 “s” contacts the throttle washer 16 having a conical surface 17, forming an annular nozzle. The lower part of the housing 9 ends with a sleeve 4 with at least two inclined throttle holes 14 with a diameter of "d ₁ ", for supplying the solution and a bell 21 for the exit of the dispersed mixture.

Трубка 2 соединена с отверстием 3 и с кольцевой полостью 20 для подвода раствора к дроссельным отверстиям 14, расположенными на конической поверхности 15. В распределительной шайбе 7, сооосно ей, расположен стержень с дефлектором 5 диаметром «d₂», обращенным в сторону раструба 21, и резьбовым хвостовиком 19, на котором размещен колпачок 18, выполняющий функции осевого направляющего устройства вихревого потока воздуха.The tube 2 is connected to the hole 3 and with an annular cavity 20 for supplying the solution to the throttle holes 14 located on the conical surface 15. In the distribution washer 7, coaxially to it, there is a rod with a deflector 5 with a diameter of "d ₂ ", facing the socket 21, and a threaded shank 19, on which is placed a cap 18, which performs the functions of an axial guide device of the vortex air flow.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:For optimal operation of the nozzle, the following ratios of its parameters must be observed:

Отношение диаметра «d» дроссельных отверстий 12 распределительной шайбы 7 к диаметру «d₁» дроссельных отверстий 14, расположенных на конической поверхности 15, лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=1,0÷2,0;The ratio of the diameter "d" of the throttle holes 12 of the distribution washer 7 to the diameter "d ₁ " of the throttle holes 14 located on the conical surface 15 lies in the optimal range of values: d / d ₁ = 1.0 ÷ 2.0;

Отношение диаметра «d» дроссельных отверстий 12 распределительной шайбы 7 к зазору «s» между распределительной шайбой 7 и дроссельной шайбой 16 лежит в оптимальном интервале величин: d/s=1,5÷2,5.The ratio of the diameter "d" of the throttle holes 12 of the distribution washer 7 to the gap "s" between the distribution washer 7 and the throttle washer 16 lies in the optimal range of values: d / s = 1.5 ÷ 2.5.

Отношение диаметра «d₂» дефлектора 5, обращенного в сторону раструба 21, к зазору «s» между распределительной шайбой 7 и дроссельной шайбой 16 лежит в оптимальном интервале величин: d₂/s=5,5÷8,5.The ratio of the diameter "d ₂ " of the deflector 5, facing the socket 21, to the gap "s" between the distribution washer 7 and the throttle washer 16 lies in the optimal range of values: d ₂ / s = 5.5 ÷ 8.5.

Акустическая форсунка работает следующим образом.The acoustic nozzle operates as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 1 через завихритель 8 воздушного потока, обтекая колпачок 18, выполняющий функции направляющего элемента, поступает в дроссельные отверстия 12 распределительной шайбы 7, а затем через зазор 13 «s» между распределительной 7 и дроссельной 16 шайбами входит в коническую поверхность 17, расширяющуюся в сторону раструба 21, и встречает на своем пути стержень с дефлектором 5. Воздух подводится к газоструйному излучателю через отверстия 12 в распределительной шайбе 7 и попадает в кольцевое сопло, из которого вытекает в направлении кольцевого резонатора, образованного распределительной шайбой 7 и стержнем с дефлектором 5. В результате обтекания при сверхкритическом отношении давлений в струе возникает система скачков уплотнения, создающая сильные колебания скорости и давления воздуха, частота которых может быть и ультразвуковой. Жидкость вытекает из наклонных дроссельных отверстий 14 во втулке 4 корпуса 9 и попадает на коническую поверхность дроссельной шайбы 16. В результате растекания струек жидкости образуется жидкая пленка, которая подвергается воздействию пульсирующего воздушного потока. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию жидкости, подаваемой через трубку 2.The spraying agent, for example air, is supplied through the tube 1 through the air flow swirl 8, flowing around the cap 18, which acts as a guide element, enters the throttle holes 12 of the distribution washer 7, and then enters through the 13 "s" gap between the distribution 7 and the throttle washer 16 into a conical surface 17, expanding towards the socket 21, and on its way meets a rod with a deflector 5. Air is supplied to the gas-jet emitter through the holes 12 in the distribution washer 7 and enters the annular nozzle, from which flows in the direction of the ring resonator formed by the distribution washer 7 and the rod with the deflector 5. As a result of the flow around the jet at a supercritical pressure, a system of shock waves arises, creating strong fluctuations in the air velocity and pressure, the frequency of which can also be ultrasonic. The liquid flows from the inclined throttle holes 14 in the sleeve 4 of the housing 9 and enters the conical surface of the throttle washer 16. As a result of the spreading of the liquid streams, a liquid film is formed, which is exposed to a pulsating air flow. Acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the fluid supplied through the tube 2.

Claims

1. An acoustic nozzle for spraying solutions, comprising a housing with a gas jet emitter of acoustic vibrations in the form of a nozzle and a resonator, a tube for supplying air and liquid, characterized in that the housing is made in the form of a vertically arranged cylindrical sleeve, in the upper part of which there is a lid, and perpendicular to the axis of the housing are tubes, respectively, for supplying air and solution, and inside the housing, coaxially to it, a swirl of air flow is rigidly fixed, and in the lower part of the housing there is a distribution washer with at least two throttle holes with a diameter of "d", which through a gasket with a clearance of "s" is in contact with a throttle washer having a conical surface, forming an annular nozzle, while the lower part of the housing ends with a sleeve with at least at least two inclined throttle holes with a diameter of "d ₁ " for supplying the solution and a bell for the exit of the dispersed mixture, and in the distribution washer, coaxially, there is a rod with a deflector with a diameter of "d ₂ " facing to the side of the socket, and a threaded shank on which the cap is placed, which acts as an axial guide device of the vortex air flow.

2. The acoustic nozzle for spraying solutions according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter "d" of the throttle holes of the distribution plate to the diameter "d ₁ " of the throttle holes located on the conical surface lies in the optimal range of values: d / d ₁ = 1,0 ÷ 2,0; the ratio of the diameter "d" of the throttle holes of the distribution washer to the gap "s" between the distribution washer and the throttle washer lies in the optimal range of values: d / s = 1.5 ÷ 2.5; the ratio of the diameter “d ₂ ” of the deflector facing the socket to the gap “s” between the distribution washer and the throttle washer lies in the optimal range of values: d ₂ / s = 5.5 ÷ 8.5.