RU2409787C1

RU2409787C1 - Acoustic atomiser

Info

Publication number: RU2409787C1
Application number: RU2009132297/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-01-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: acoustic atomiser consists of case with enclosed generator of acoustic oscillations in form of nozzle and resonator, and of branches for air and water supply. The generator of acoustic oscillations corresponds to a conic nozzle coaxial with the case and equipped with a throttle circular orifice of external diametre d_e formed with a shear of the nozzle and a resonator rod and circular volume resonator of h length formed with the resonator rod and a cylinder cavity of external diametre d_r in a fixing element. Also, the cavity of the volume resonator is spaced from the nozzle shear at a distance b. The air supply branch is set perpendicular to case axis and is coupled with the circular cavity formed with a bead and internal surface of the case. Additionally, on the bead there is secured a frame with throttle orifices coaxial to the circular throttle orifice and the coaxially fixed resonator rod. Via the branch perpendicular to case axis atomised fluid is supplied into the circular cavity formed with a jacket and external surface of the nozzle. Notably, one end of the jacket is solid and tied with the case, while another end, enveloping the conic nozzle, has throttle orifices coaxial to the circular throttle orifice. Further, from the side, opposite to the volume resonator there is furnished a control device in form of a flywheel with sealing. The control device is installed on a free end of the bead. Ratio between length h of the circular volume resonator and distance b from open surface of the cavity of the volume resonator to the nozzle shear is within the optimal range of values h/b=0.7÷1.3; ratio of internal diametre d_r of the circular volume resonator to diametre d_rod of internal cylinder surface of the resonator rod is within the optimal range of values d_r/d_rod=1.2÷1.9; ratio of diametre d_n of the circular throttle orifice of the nozzle to diametre d_rod of the external cylinder surface of the resonator rod is within oprimal range of values: d_n/d_rod= 1.1÷1.7.

EFFECT: raised efficiency of atomising.

1 dwg

Description

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический распылитель по а.с. СССР №306270, F02С 7/24 от 04.01.70, содержащий корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, патрубков для подвода воздуха и жидкости (прототип).The closest technical solution to the claimed object is an acoustic atomizer according to as USSR No. 306270, F02C 7/24 from 04.01.70, containing a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator, nozzles for supplying air and liquid (prototype).

Недостатком известного акустического распылителя является то, что он не обеспечивает высокой степени распыла.A disadvantage of the known acoustic atomizer is that it does not provide a high degree of atomization.

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

Это достигается тем, что в акустическом распылителе, содержащем корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, патрубков для подвода воздуха и жидкости, генератор акустических колебаний выполнен в виде конического сопла, соосного с корпусом и имеющего кольцевое дроссельное отверстие с внешним диаметром d_c, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем диаметром d_cт, и кольцевого объемного резонатора длиной h, образованного резонаторным стержнем и цилиндрической полостью с внешним диаметром d_p в крепежном элементе, при этом полость объемного резонатора отстоит от среза сопла на расстоянии b, а патрубок для подачи воздуха расположен перпендикулярно оси корпуса и соединен с кольцевой полостью, образованной валиком и внутренней поверхностью корпуса, при этом на валике закреплена обойма с дроссельными отверстиями, соосными с кольцевым дроссельным отверстием, а также соосно закреплен резонаторный стержень, а распыляемая жидкость подается через патрубок, расположенный перпендикулярно оси корпуса, в кольцевую полость, образованную кожухом и внешней поверхностью сопла, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом, а в другом торце, охватывающем коническое сопло, выполнены дроссельные отверстия, соосные с кольцевым дроссельным отверстием, при этом со стороны, противоположной объемному резонатору, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка с сальником, которое установлено на свободном конце валика, а отношение длины h кольцевого объемного резонатора к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора до среза сопла лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3; отношение внешнего диаметра d_p кольцевого объемного резонатора к диаметру d_ст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня лежит в оптимальном интервале величин: d_p/d_ст=1,2÷1,9; отношение диаметра d_c кольцевого дроссельного отверстия сопла к диаметру d_ст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня лежит в оптимальном интервале величин: d_с/d_ст=1,1÷1,7.This is achieved by the fact that in an acoustic atomizer containing a housing with an acoustic oscillator located in the form of a nozzle and a resonator, nozzles for supplying air and liquid, the acoustic oscillator is made in the form of a conical nozzle coaxial with the housing and having an annular throttle hole with an external diameter d _c, formed by the nozzle exit and the resonator rod diameter d _CT and the annular cavity length h, formed by the resonator rod and the cylindrical cavity with the outside diameters th d _p in the fastening element, wherein the cavity of the cavity resonator is separated from the nozzle section in the region b, and the air supply pipe is perpendicular to the housing axis and coupled to the annular cavity formed by the roller and the inner surface of the housing, while on the platen is fixed ferrule with the throttle the holes coaxial with the annular throttle aperture, and also the resonator rod is coaxially fixed, and the sprayed liquid is supplied through a pipe located perpendicular to the axis of the housing into the annular cavity, the casing and the outer surface of the nozzle, while one end of the casing is solid and connected with the body, and in the other end covering the conical nozzle, throttle openings are made, coaxial with the annular throttle aperture, and an adjustment device is provided on the side opposite to the volume resonator in the form of a handwheel with an oil seal, which is installed on the free end of the roller, and the ratio of the length h of the annular volume resonator to the distance b from the open surface of the cavity of the volume resonator to the cut the nozzle lies in the optimal range of values h / b = 0.7 ÷ 1.3; the ratio of the outer diameter d _{p of the} annular volume resonator to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _p / d _st = 1.2 ÷ 1.9; the ratio of the diameter d _{c of the} annular throttle hole of the nozzle to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _c / d _st = 1.1 ÷ 1.7.

На чертеже изображена схема распылителя акустического.The drawing shows a diagram of an acoustic spray.

Распылитель акустический содержит цилиндрический корпус 1 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона, выполненным в виде конического сопла 10, соосного с корпусом 1 и имеющего кольцевое дроссельное отверстие 11 с внешним диаметром d_c, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 12 диаметром d_ст, и кольцевого объемного резонатора 14 длиной h, образованного резонаторным стержнем 12 и цилиндрической полостью с внешним диаметром d_p в крепежном элементе 13, при этом полость объемного резонатора 14 отстоит от среза сопла 10 на расстоянии b. Воздух под давлением подается через патрубок 3, расположенный перпендикулярно оси корпуса 1, в кольцевую полость 7, образованную валиком 4 и внутренней поверхностью корпуса 1. На валике 4 закреплена обойма 5 с дроссельными отверстиями 6, соосными с кольцевым дроссельным отверстием 11, а также соосно закреплен резонаторный стержень 12. Обойма 5 контактирует по скользящей посадке с цилиндрическим хвостовиком сопла 10. Распыляемая жидкость подается через патрубок 2, расположенный перпендикулярно оси корпуса 1, в кольцевую полость 15, образованную кожухом 8 и внешней поверхностью сопла 10, при этом один торец кожуха выполнен сплошным и связан с корпусом 1, а в другом торце, охватывающем коническое сопло 10, выполнены дроссельные отверстия 9, соосные с кольцевым дроссельным отверстием 11.The acoustic atomizer comprises a cylindrical housing 1 with an ultrasonic frequency range acoustic oscillation generator arranged in the form of a conical nozzle 10 coaxial with the housing 1 and having an annular throttle bore 11 with an outer diameter d _c formed by a nozzle exit and a resonator rod 12 with a diameter d _st , and the annular cavity 14 long h, formed by the resonator rod 12 and a cylindrical cavity with an outer diameter d _p in the fastening element 13, the resonator cavity volume 14 is spaced from the nozzle section 10 in the region b. Air is supplied under pressure through a pipe 3, perpendicular to the axis of the housing 1, into the annular cavity 7 formed by the roller 4 and the inner surface of the housing 1. A holder 5 is fixed to the roller 4 with throttle holes 6, coaxial with the annular throttle hole 11, and also coaxially fixed resonator rod 12. The holder 5 contacts in a sliding fit with the cylindrical shank of the nozzle 10. The sprayed liquid is supplied through a pipe 2 located perpendicular to the axis of the housing 1, into the annular cavity 15 formed by throat 8 and the outer surface of the nozzle 10, while one end of the casing is solid and connected with the housing 1, and at the other end, covering the conical nozzle 10, throttle holes 9 are made, coaxial with the annular throttle hole 11.

Для изменения степени распыла раствора в корпусе 1 со стороны, противоположной объемному резонатору 14, предусмотрено регулировочное устройство в виде маховичка 16 с сальником 17, которое установлено на свободном конце валика 4.To change the degree of dispersion of the solution in the housing 1 from the side opposite to the volume resonator 14, an adjustment device is provided in the form of a flywheel 16 with an oil seal 17, which is mounted on the free end of the roller 4.

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 длины h кольцевого объемного резонатора 14 к расстоянию b от открытой поверхности полости объемного резонатора 14 до среза сопла 10 лежит в оптимальном интервале величин h/b=0,7÷1,3;the ratio of the length h of the annular volume resonator 14 to the distance b from the open surface of the cavity of the volume resonator 14 to the nozzle exit 10 lies in the optimal range of values h / b = 0.7 ÷ 1.3;

отношение внешнего диаметра d_p кольцевого объемного резонатора 14 к диаметру d_ст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 12 лежит в оптимальном интервале величин: d_p/d_ст=1,2÷1,9;the ratio of the outer diameter d _{p of the} annular volume resonator 14 to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod 12 lies in the optimal range of values: d _p / d _st = 1.2 ÷ 1.9;

отношение диаметра d_c кольцевого дроссельного отверстия 11 сопла к диаметру d_ст внешней цилиндрической поверхности резонаторного стержня 12 лежит в оптимальном интервале величин: d_c/d_ст=1,1÷1,7.the ratio of the diameter d _{c of the} annular throttle hole 11 of the nozzle to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod 12 lies in the optimal range of values: d _c / d _st = 1.1 ÷ 1.7.

Распылитель акустический работает следующим образом.The acoustic spray operates as follows.

Распыливающий агент, например воздух, подается по патрубку 3 в полость 7, затем через дроссельные отверстия 6 обоймы 5 в кольцевое дроссельное отверстие 11 с внешним диаметром d_c, образованное срезом сопла и резонаторным стержнем 12, и затем встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 14. В результате прохождения резонатора 14 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию жидкости, подаваемой через патрубок 2 в полость 15, образованную кожухом 8 и внешней поверхностью сопла 10, откуда она попадает на дроссельные отверстия 9 в торце кожуха 8 и затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности сопла 10. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм.The spraying agent, for example air, is supplied through the nozzle 3 to the cavity 7, then through the throttle holes 6 of the yoke 5 into the annular throttle hole 11 with an outer diameter d _c formed by the nozzle exit and the resonator rod 12, and then meets the annular volume resonator 14 in its path As a result of the passage of the resonator 14 by a spraying agent (for example, air), pressure pulsations arise in the latter, creating acoustic vibrations, the frequency of which depends on the parameters of the resonator. The acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of the liquid supplied through the pipe 2 to the cavity 15, formed by the casing 8 and the outer surface of the nozzle 10, from where it enters the throttle holes 9 in the end face of the casing 8 and then crushes under the influence of acoustic air vibrations into small drops, as a result, a torch of the sprayed solution with air is formed, the root angle of which is determined by the angle of inclination of the conical surface of the nozzle 10. Experiments have shown that at an air pressure of 100 k and the average droplet diameter is 90 .mu.m, with increasing air pressure is about 4 times (up to 400 kPa), the mean droplet diameter decreases insignificantly and is 87 microns.

Claims

An acoustic atomizer comprising a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator, nozzles for supplying air and liquid, characterized in that the acoustic oscillator is made in the form of a conical nozzle coaxial with the housing and having an annular orifice with an external diameter d _c formed by a nozzle exit and a resonator rod with a diameter d _st and an annular volume resonator of length h formed by a resonator rod and a cylindrical cavity with an external diameter d _p in the fastener, while the cavity of the cavity resonator is separated from the nozzle exit at a distance b, and the pipe for air supply is perpendicular to the axis of the housing and connected to the annular cavity formed by the roller and the inner surface of the housing, while a clip with throttle holes is fixed to the roller, coaxially with the annular throttle aperture, and also the resonator rod is coaxially fixed, and the sprayed liquid is supplied through a nozzle located perpendicular to the axis of the housing into the annular cavity formed th casing and the outer surface of the nozzle, while one end of the casing is solid and connected with the body, and in the other end, covering the conical nozzle, throttle openings are made, coaxial with the annular throttle aperture, and from the side opposite to the volume resonator an adjustment device is provided in the form handwheel with stuffing box, which is installed on the free end of the roller, and the ratio of the length h of the annular volume resonator to the distance b from the open surface of the cavity of the volume resonator to the nozzle exit lies in the optimal range of values h / b = 0.7-1.3; the ratio of the outer diameter d _{p of the} annular volume resonator to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _p / d _st = 1.2-1.9; the ratio of the diameter d _{c of the} annular throttle hole of the nozzle to the diameter d _{st of the} outer cylindrical surface of the resonator rod lies in the optimal range of values: d _c / d _st = 1.1-1.7.