RU2446021C1

RU2446021C1 - Antidust sprayer

Info

Publication number: RU2446021C1
Application number: RU2010134137/05A
Authority: RU
Inventors: Мария Анатольевна Пашкевич (RU); Мария Анатольевна Пашкевич; Юрий Дмитриевич Смирнов (RU); Юрий Дмитриевич Смирнов; Андрей Владимирович Иванов (RU); Андрей Владимирович Иванов; Олег Сергеевич Добрынин (RU); Олег Сергеевич Добрынин; Андрей Александрович Бульбашев (RU); Андрей Александрович Бульбашев
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2012-03-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to fluid sprayers and may be used dust suppression, fire fighting etc. Proposed sprayer comprises casing, gas feed channel, Laval nozzle arranged on the same axis with said channel, and chamber with fluid inlet and outlet channels. Gas feed channel is furnished with limiting collar. Sprayer casing has inner thread for adjusting nut with inner ledge and rubber O-ring to be screwed therein. Said nut allows varying the width of sprayer annular slit from 0.5 to 3 mm. Efficient dust suppression by snow is ensured at extreme position of Laval nozzle with respect to sprayer outlet at temperature below +3°C. Besides, efficient dust suppression by dispersed fluid is ensured at extreme position of Laval nozzle with respect to fluid feed union at temperatures above +3°C. Water, ionised water, mix of water with diverse admixtures may be used as working fluid.

EFFECT: efficient dust suppression.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам распыления жидкости и может быть использовано для пылеподавления, орошения, в пожаротушении и др., там, где требуется быстрое создание большого объема распыленной жидкости, тумана, снега в различных температурных интервалах.The invention relates to liquid spraying devices and can be used for dust suppression, irrigation, fire extinguishing, etc., where rapid creation of a large volume of atomized liquid, fog, snow in various temperature ranges is required.

Известен ороситель (авторское свидетельство SU №1195728, МПК E21F 5/04, 1984 г.), включающий шарообразный корпус с диаметрально расположенным каналом, распределитель с каналом и форсунку с завихрителем, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности пылеподавления за счет регулирования угла раскрытия факела и расхода жидкости в корпусе выполнены глухие каналы, расположенные параллельно диаметральному каналу со стороны канала распределителя, при этом завихритель выполнен в виде жестко соединенного с корпусом форсунки стакана, стенки которого имеют тангенциальные каналы, соединяющие камеру завихрения с глухими каналами. Недостатками данного оросителя являются невозможность регулировки конструкции, сложность в изготовлении, замерзание оросителя при отрицательных температурах.A known sprinkler (copyright certificate SU No. 1195728, IPC E21F 5/04, 1984), comprising a spherical body with a diametrically located channel, a distributor with a channel and a nozzle with a swirl, characterized in that in order to increase the efficiency of dust suppression by adjusting the opening angle torch and fluid flow in the housing made blind channels parallel to the diametrical channel on the side of the dispenser channel, while the swirl is made in the form of a rigidly connected to the nozzle housing of the nozzle, the walls of which They have tangential channels connecting the swirl chamber to the blind channels. The disadvantages of this sprinkler are the inability to adjust the design, the difficulty in manufacturing, freezing of the sprinkler at low temperatures.

Известна установка для аэрозолирования (заявка на изобретение РФ №2008125423, МПК В05В 1/00, 2008 г.), отличающаяся тем, что она включает в себя цилиндрическую емкость, в которой установлены над поверхностью жидкости с возможностью их поворота относительно горизонтальной плоскости эжекторные распылители, содержащие камеру с соплом, в которую введены патрубки подвода жидкого распыляемого материала и воздуха, причем патрубки подвода воздуха размещены в камере тангенциально, а сами распылители установлены таким образом, чтобы выходящий из них поток был направлен хордоидально относительно стенок цилиндрической емкости, причем проекция центральной оси факела аэрозоля на стенки цилиндра не пересекает верхнего края стенок по крайней мере в течение одного витка. Недостатками данной установки для аэрозолирования являются сложность и высокая стоимость изготовления точных тангенциальных поверхностей, невозможность регулировки выходных отверстий установки.A known installation for aerosolization (application for the invention of the Russian Federation No. 2008125423, IPC B05B 1/00, 2008), characterized in that it includes a cylindrical container in which mounted above the surface of the liquid with the possibility of rotation relative to the horizontal plane of the ejector nozzles, containing a chamber with a nozzle into which nozzles for supplying liquid sprayed material and air are introduced, moreover, the nozzles for supplying air are placed tangentially in the chamber, and the nozzles themselves are installed so that the flow coming out of them was directed chordally relative to the walls of the cylindrical container, and the projection of the central axis of the aerosol plume onto the cylinder walls does not intersect the upper edge of the walls for at least one revolution. The disadvantages of this installation for aerosolization are the complexity and high cost of manufacturing accurate tangential surfaces, the inability to adjust the outlet openings of the installation.

Известен способ импульсного распыления жидкости и устройство для его осуществления (патент РФ №2011426, МПК В05В 1/08, 1992 г.), отличающийся тем, что в способе импульсного распыления жидкости путем направленного воздействия на объем жидкости газом под давлением газ перед воздействием на жидкость пропускают через сопло в направлении подачи жидкости. В устройстве для импульсного распыления жидкости сопло расположено между камерой для сжатого газа и емкостью для жидкости для сообщения их между собой. Сопло может быть выполнено в виде сопла Лаваля. Емкость для жидкости выполнена расширяющейся от сопла к выпускному отверстию. Устройство также снабжено пневматическим приводом для запорного клапана. Недостатками данного способа являются невозможность регулирования толщины слоя жидкости при смешении со сжатым воздухом, невозможность пылеподавления при отрицательной температуре окружающей среды.A known method of pulsed atomization of a liquid and a device for its implementation (RF patent No. 20111426, IPC B05B 1/08, 1992), characterized in that in a method of pulsed atomization of a liquid by directedly affecting the volume of a liquid with gas under pressure, the gas before acting on the liquid pass through the nozzle in the direction of fluid supply. In the device for pulsed liquid atomization, the nozzle is located between the chamber for compressed gas and the liquid tank for communication between them. The nozzle can be made in the form of a Laval nozzle. The fluid container is made expandable from the nozzle to the outlet. The device is also equipped with a pneumatic actuator for the shut-off valve. The disadvantages of this method are the inability to control the thickness of the liquid layer when mixed with compressed air, the inability to dust suppression at a negative ambient temperature.

Известна форсунка (патент РФ №2015740, МПК В05В 17/04, 1994 г.), принятая за прототип, содержащая корпус, канал для подачи газа, расположенное с ним на одной оси сопло Лаваля и полость с входным и выходным каналами для жидкости, причем в корпусе выполнены соосные с соплом Лаваля камера смешения и диффузор, полость с каналами выполнена в виде цилиндрической резонаторной камеры, ось которой перпендикулярна оси сопла Лаваля, торцы расположены симметрично его оси, а часть ее боковой поверхности в области выходного канала для жидкости образована наружной поверхностью сопла Лаваля, при этом входной и выходной каналы для жидкости расположены касательно к боковой поверхности цилиндрической резонаторной камеры по ходу движения струи жидкости, а выходной канал для жидкости расположен между выходным торцом сопла Лаваля и камерой смешения, расстояние между которыми 2-5 мм. Недостатками форсунки являются невозможность регулирования толщины слоя жидкости при смешении со сжатым воздухом, подверженность замерзанию в цилиндрической камере воды при использовании в условиях отрицательных температур.A known nozzle (RF patent No. 20155740, IPC B05B 17/04, 1994), adopted for the prototype, comprising a housing, a channel for supplying gas, a Laval nozzle and a cavity with liquid inlet and outlet channels located on the same axis, moreover a mixing chamber and a diffuser coaxial with the Laval nozzle are made in the housing, the cavity with channels is made in the form of a cylindrical resonator chamber, the axis of which is perpendicular to the axis of the Laval nozzle, the ends are located symmetrically to its axis, and part of its lateral surface in the region of the liquid outlet channel is formed by the surface of the Laval nozzle, while the inlet and outlet channels for the liquid are located tangentially to the lateral surface of the cylindrical resonator chamber in the direction of the liquid jet, and the outlet channel for the liquid is located between the outlet end of the Laval nozzle and the mixing chamber, the distance between which is 2-5 mm. The disadvantages of the nozzle are the inability to control the thickness of the liquid layer when mixed with compressed air, the susceptibility to freezing in a cylindrical chamber of water when used in conditions of negative temperatures.

Техническим результатом изобретения является форсунка для пылеподавления, способная эффективно работать в различных температурных интервалах, быть простой в исполнении и иметь возможность регулировки потока жидкости.The technical result of the invention is a nozzle for dust suppression, capable of efficiently operating in various temperature ranges, be simple to perform and have the ability to adjust the fluid flow.

Технический результат достигается тем, что форсунка для пылеподавления содержит корпус, канал для подачи газа, расположенное с ним на одной оси сопло Лаваля и полость с входным и выходным каналами для жидкости, согласно изобретению на канале для подачи газа располагается ограничительный бурт, а на корпусе форсунки выполнена наружная резьба, предназначенная для закручивания регулировочной гайки с внутренним уступом и кольцевым резиновым уплотнением, обеспечивающей возможность изменения ширины кольцевой щели форсунки в диапазоне 0,5-3 мм.The technical result is achieved in that the nozzle for dust suppression comprises a housing, a gas supply channel, a Laval nozzle and a cavity with liquid inlet and outlet channels located on the same axis, according to the invention, a restriction collar is located on the gas supply channel, and on the nozzle body an external thread is made, intended for tightening the adjusting nut with an inner ledge and an annular rubber seal, providing the ability to change the width of the annular slit of the nozzle in the range of 0.5-3 mm .

Форсунка для пылеподавления, представленная на Фиг.1, работает следующим образом. Жидкость под давлением по каналу 1 через радиальную выточку 2 и кольцевую щель 3 шириной S поступает в смесительную камеру 4, куда одновременно подается по каналу 5 охлажденный в сопле Лаваля 6 сжатый воздух. В смесительной камере жидкость подвергается распылению и первичному охлаждению, а затем образовавшаяся водовоздушная смесь, проходя через диффузор 7, охлаждается вторично. Сжатая смесь в виде отдельных капель жидкости, проходя через кольцевую щель, ускоряется в ней до сверхзвуковых скоростей и оказывается в конце расширения в состоянии перенасыщения, обусловленного выделением скрытой теплоты парообразования при конденсации. На штуцере подачи воздуха имеется ограничительный бурт 8, а на корпусе форсунки выполнена наружная резьба, предназначенная для закручивания регулировочной гайки с внутренним уступом и кольцевым резиновым уплотнением 9, позволяющая изменять ширину кольцевой щели для подачи воды в интервале S=0,5-3 мм вращением штуцера для подачи жидкости, обеспечивая эффективное пылеподавление снегом при крайнем левом положении сопла Лаваля относительно выходного отверстия форсунки при температуре нижеThe nozzle for dust suppression, presented in figure 1, works as follows. The liquid under pressure through channel 1 through a radial groove 2 and an annular slot 3 of width S enters the mixing chamber 4, where compressed air cooled in the Laval nozzle 6 is simultaneously supplied through channel 5. In the mixing chamber, the liquid is subjected to atomization and primary cooling, and then the resulting air-water mixture, passing through the diffuser 7, is cooled again. A compressed mixture in the form of individual liquid droplets, passing through an annular gap, accelerates in it to supersonic speeds and is at the end of expansion in a state of supersaturation due to the release of latent heat of vaporization during condensation. There is a restriction collar 8 on the air supply nipple, and an external thread is made on the nozzle body, designed to tighten the adjusting nut with an internal ledge and an annular rubber seal 9, which allows changing the width of the annular gap for water supply in the range S = 0.5-3 mm by rotation connection for fluid supply, providing effective dust suppression by snow at the extreme left position of the Laval nozzle relative to the nozzle outlet at a temperature below

+3°С и пылеподавление диспергированной жидкостью при крайнем правом положении сопла Лаваля относительно штуцера для подачи жидкости при температуре выше +3°С.+ 3 ° С and dust suppression with dispersed liquid at the extreme right position of the Laval nozzle relative to the nozzle for supplying liquid at a temperature above + 3 ° С.

В качестве рабочей жидкости для повышения эффективности образования ядер конденсации может быть использована вода, ионизированная вода, смесь воды с различными добавками, например ПАВ.As a working fluid to increase the efficiency of the formation of condensation nuclei, water, ionized water, a mixture of water with various additives, for example, surfactants, can be used.

Эффективность пылеподавления снегом обусловлена тем, что снежинки действуют как фильтрующий и экранирующий элемент зоны пылеподавления. Практически создается возможность изолировать очаг пылевыделения снежным заслоном со всех сторон и тем самым снизить запыленность воздуха на рабочих местах. Из витающих в воздухе пылевых частиц образуются центры кристаллизации, сталкиваясь с которыми водяные капли моментально замерзают, образуя искусственный снег.The efficiency of dust suppression by snow is due to the fact that snowflakes act as a filtering and shielding element of the dust suppression zone. In practice, an opportunity is created to isolate the dust emission center with a snow screen from all sides and thereby reduce dust in the workplace. Crystallization centers form from dust particles floating in the air, colliding with which water droplets instantly freeze, forming artificial snow.

Например, при работе данной форсунки в течение 10 мин при температуре окружающей среды -3°С, расходе воздуха 0,25 м³/мин, расходе воды 1,2 м³/ч коэффициент снегообразования достигает 0,85, масса полученного снега равняется 4,25 кг. При аналогичных технических условиях при температуре +3°С коэффициент снегообразования достигает 0,55. Диаметр сопла Лаваля изменялся в интервале 1-5 мм, что позволяет получать капли жидкости диаметром от 50-200 мкм.For example, when this nozzle is operated for 10 min at an ambient temperature of -3 ° C, an air flow rate of 0.25 m ³ / min, a water flow rate of 1.2 m ³ / h, the snow formation coefficient reaches 0.85, and the mass of snow obtained is 4 , 25 kg. Under similar technical conditions at a temperature of + 3 ° С the coefficient of snow formation reaches 0.55. The diameter of the Laval nozzle varied in the range of 1–5 mm, which makes it possible to obtain liquid droplets with a diameter of 50–200 μm.

Форсунка для пылеподавления обеспечивает устойчивое образование мелкодисперсных жидкостных завес при температуре выше +3°С и снегообразование при температурах ниже +3°С воздуха на расстоянии от 0,5 м до сопла форсунки и направленное движение струи конусообразной формы с углом раскрытия 10-15° на расстоянии до 7-10 м. Вследствие возможности регулирования кольцевой щели достигается варьирование толщины потока жидкости, а значит, достигается эффективное снегообразование при отрицательных температурах окружающей среды.Dust suppression nozzle provides stable formation of finely dispersed liquid curtains at temperatures above + 3 ° С and snow formation at temperatures below + 3 ° С of air at a distance of 0.5 m from the nozzle nozzle and directional movement of the cone-shaped jet with an opening angle of 10-15 ° at a distance of up to 7-10 m. Due to the possibility of regulating the annular gap, a variation in the thickness of the fluid flow is achieved, which means that effective snow formation at negative ambient temperatures is achieved.

Claims

The dust suppression nozzle comprises a housing, a gas supply channel, a Laval nozzle located on the same axis and a cavity with liquid inlet and outlet channels, characterized in that a restriction collar is located on the gas supply channel, and an external thread is made on the nozzle body, designed to tighten the adjusting nut with an inner ledge and an annular rubber seal, providing the ability to change the width of the annular slit of the nozzle in the range of 0.5-3 mm.