RU2671696C1

RU2671696C1 - Acoustic sprayer

Info

Publication number: RU2671696C1
Application number: RU2017136143A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2018-11-06

Abstract

FIELD: devices for liquid atomization or spraying.SUBSTANCE: invention relates to equipment for liquid atomization and can be used in fire fighting, agriculture, chemical industry and heat power engineering. Acoustic atomizer comprises the hollow cylindrical housing connected to the nozzle, in which throttling openings are made, hollow housing consists of cylindrical part with outer thread for connection to the distribution pipeline union for the liquid supply and two in-series connected and coaxial to it hollow cylindrical and conical belts, and coaxially to the housing, in its lower part nozzle is fixed, made in the form of cup, in which bottom vertical and inclined throttling holes are made at an angle of 45° to the nozzle axis, and in the housing cylindrical belt at least one row of radial holes is made, which axes lie in the perpendicular to the housing axis plane, at that, the number of holes in each row is equal to at least three, at that, among themselves the housing and nozzle form the several coaxial inner chambers: cylindrical ones and located between them conical chamber, wherein one of the cylindrical chambers serves to supply the liquid to be sprayed, and the conical and cylindrical chambers are expansion chambers, and in the nozzle central part, coaxially to it the air (gas) supplying tube is fixed, to one end of which, in its lower part, hollow disk with perforation is fixed, facing the nozzle throttle openings outlet cross-sections, at that, the perforation in the hollow disk is made in the form of formed by the located inside the hollow disk Archimedes spiral helical groove facing towards the nozzle throttle openings outlet cross-sections, and to the hollow cylindrical conical belt end part, axially symmetric to the air supply tube, to one end of which, in its lower part, hollow disk with perforation in the form of helical groove is fixed, made by the Archimedes spiral and facing towards the nozzle throttle openings outlet cross-sections, a diffuser is attached, and to the hollow disk solid part a hollow conical fairing is attached, at that, its vertex lies in the diffuser cutoff plane with the output cavities formation, formed by the diffuser inner surface and the fairing outer surface. According to the invention, to the hollow disk solid part to which the hollow conical fairing is attached, coaxially to the air supply tube, a resonant bushing is fixed, and perpendicular to its axis, opposite to each other, to the of the conical fairing conical surface, two resonator bushings are fixed, at that, the resonator bushings total flow area is equal to the Helmholtz resonator equivalent flow area, formed by the hollow conical fairing volume and resonator bushings, tuned to the pneumatic sprayer acoustic head desired resonant frequency.EFFECT: higher efficiency of liquid atomization.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике распыления жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, в сельском хозяйстве, в устройствах химической технологии и в теплоэнергетике.The invention relates to techniques for spraying liquids and can be used in fire fighting equipment, in agriculture, in chemical technology devices and in the power system.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является распылитель (ороситель) по патенту RU № 2416443, А62С 31/02, опубл. 20.05.98), содержащий полый цилиндрический корпус с патрубком подвода жидкости, сопло и ряд дроссельных отверстий.The closest technical solution to the claimed object is a sprayer (sprinkler) according to patent RU No. 2416443, A62C 31/02, publ. 05/20/98), containing a hollow cylindrical body with a fluid supply pipe, a nozzle and a number of throttle openings.

Однако распылитель такой конструкции не позволяет достичь заданного распределения потоков мелкодисперсных капель на поверхности орошения требуемой площади без увеличения расхода жидкости.However, a sprayer of this design does not allow to achieve a given distribution of flows of fine droplets on the irrigation surface of the required area without increasing the flow rate of the liquid.

Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.The technical result is an increase in the efficiency of fine atomization of a liquid.

Это достигается тем, что в акустическом распылителе, содержащем полый цилиндрический корпус, соединенный с соплом, в котором выполнены дроссельные отверстия, полый корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, и двух, последовательно соединенных и соосных с ним, полых цилиндроконических поясов, а соосно корпусу, в его нижней части, закреплено сопло, выполненное в виде стакана, в днище которого выполнены вертикальные и наклонные дроссельные отверстия под углом 45° к оси сопла, а в цилиндрическом поясе корпуса выполнен, по крайней мере, один ряд радиальных отверстий, оси которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, при этом количество отверстий в каждом ряду равно, по крайней мере, трем, при этом корпус и сопло образуют между собой несколько соосных внутренних камер: цилиндрические, и, расположенную между ними, коническую камеру, причем одна из цилиндрических камер служит для подвода распыляемой жидкости, а коническая камера и цилиндрическая являются расширительными камерами, а в центральной части сопла, соосно ему закреплена трубка для подвода воздуха (газа), к одному из концов которой, в ее нижней части, закреплен полый диск с перфорацией, обращенной в сторону выходных сечений дроссельных отверстий сопла.This is achieved by the fact that in an acoustic atomizer comprising a hollow cylindrical body connected to a nozzle in which throttle openings are made, the hollow body consists of a cylindrical part with external thread for connection to the nozzle of the distribution pipe for supplying liquid, and two serially connected and coaxial with it, hollow cylindrical-conical belts, and coaxially to the body, in its lower part, a nozzle is made, made in the form of a glass, in the bottom of which vertical and inclined throttle holes are made at an angle of 45 ° to the axis of the nozzle, and in the cylindrical belt of the casing at least one row of radial holes is made, the axes of which lie in a plane perpendicular to the axis of the casing, with the number of holes in each row equal to at least three, in this case, the casing and the nozzle form among themselves several coaxial inner chambers: cylindrical, and a conical chamber located between them, one of the cylindrical chambers being used to supply the sprayed liquid, and the conical chamber and cylindrical are expansion chambers ramie, and in the central part of the nozzle, coaxially fixed to it a tube for supplying air (gas) to one end of which, in its lower part, is secured a hollow disc with perforations facing the outlet sections throttle nozzle openings.

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

Акустический распылитель содержит полый корпус, состоящий из цилиндрической части 1 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, и двух, последовательно соединенных и соосных с ним, полых цилиндроконических поясов 9 и 10. Соосно корпусу, в его нижней части, закреплено сопло 2, выполненное в виде стакана, в днище которого выполнены вертикальные 8 и наклонные 7 дроссельные отверстия под углом 45° к оси сопла. В цилиндрическом поясе 9 корпуса выполнен, по крайней мере, один ряд радиальных отверстий 6, оси которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, при этом количество отверстий в каждом ряду равно, по крайней мере, трем. Корпус и сопло образуют между собой несколько соосных внутренних камер: цилиндрические 3 и 5, и, расположенную между ними, коническую камеру 4. Цилиндрическая камера 3 служит для подвода распыляемой жидкости, коническая камера 4 и цилиндрическая 5 являются расширительными камерами.The acoustic sprayer contains a hollow body, consisting of a cylindrical part 1 with an external thread for connecting to the nozzle of the distribution pipe for fluid supply, and two hollow cylindrical conical belts 9 and 10. Coaxially to the body, in its lower part, is fixed nozzle 2, made in the form of a glass, in the bottom of which vertical 8 and inclined 7 throttle openings are made at an angle of 45 ° to the axis of the nozzle. In the cylindrical belt 9 of the housing, at least one row of radial holes 6 is made, the axes of which lie in a plane perpendicular to the axis of the housing, and the number of holes in each row is at least three. The housing and the nozzle form between each other several coaxial inner chambers: cylindrical 3 and 5, and, located between them, a conical chamber 4. The cylindrical chamber 3 serves to supply the sprayed liquid, the conical chamber 4 and the cylindrical 5 are expansion chambers.

В центральной части сопла 2, соосно ему закреплена трубка 11 для подвода воздуха (газа), к одному из концов которой, в ее нижней части, закреплен полый диск 12 с перфорацией 13, обращенной в сторону выходных сечений дроссельных отверстий 7 и 8 сопла 2.In the central part of the nozzle 2, a tube 11 for supplying air (gas) is fixed coaxially to it, to one of the ends of which, in its lower part, a hollow disk 12 is fixed with a perforation 13 facing the exit sections of the throttle holes 7 and 8 of the nozzle 2.

Возможен вариант, когда перфорация 13 в полом диске 12, выполнена обращенной в сторону выходных сечений дроссельных отверстий сопла 2 в виде винтовой канавки, образованной спиралью Архимеда 14, расположенной внутри полого диска 12.It is possible that the perforation 13 in the hollow disk 12 is made facing the outlet sections of the throttle holes of the nozzle 2 in the form of a helical groove formed by the Archimedes spiral 14 located inside the hollow disk 12.

Акустический распылитель работает следующим образом.Acoustic spray works as follows.

Пневматический распылитель устанавливается в рабочее состояние в вертикальном положении. При подаче жидкости в корпус под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в вертикальных, наклонных и радиальных дроссельных отверстиях образуются капиллярные турбулентные потоки жидкости, устремляющиеся к выходным сечениям этих отверстий, при этом происходит образование веерообразного мелкодисперсного потока, т.е. реализуется механизм дробления капель жидкости. Такое распределение распыляемой жидкости позволяет повысить равномерность распыления жидкости над центральной частью орошаемой поверхности.The pneumatic sprayer is installed in an upright position. When liquid is supplied to the housing under the action of a pressure drop of 0.4 ... 0.8 MPa, capillary turbulent fluid flows are formed in the vertical, inclined and radial throttle openings, rushing towards the outlet sections of these openings, and a fan-shaped finely dispersed stream is formed, i.e. a mechanism for crushing liquid droplets is implemented. This distribution of the sprayed liquid allows to increase the uniformity of the spraying of the liquid over the Central part of the irrigated surface.

При подаче воздуха (газа) под давлением, он направляется по полости трубки 11 к полому диску 12 с перфорацией 13, и через перфорацию 13 выходит навстречу потокам жидкости, истекающей из выходных сечений дроссельных отверстий 7 и 8 сопла 2, что приводит к интенсивному дроблению взаимодействующих потоков жидкости и газа, и образованию мелкодисперсного распыления.When air (gas) is supplied under pressure, it is guided along the cavity of the tube 11 to the hollow disk 12 with perforation 13, and through the perforation 13 it goes out to meet the flows of liquid flowing from the outlet sections of the throttle holes 7 and 8 of the nozzle 2, which leads to intensive crushing of the interacting fluid and gas flows, and the formation of fine spray.

Перфорация 13 в полом диске 12, выполненная обращенной в сторону выходных сечений дроссельных отверстий сопла 2 в виде винтовой канавки, образованной спиралью Архимеда 14, позволяет дробить поток жидкости вихрями, исходящими из раскручивающийся винтовой канавки, образуя мелкодисперсный поток выходящей жидкости.Perforation 13 in the hollow disk 12, made in the direction of the outlet cross sections of the throttle holes of the nozzle 2 in the form of a helical groove formed by the Archimedes spiral 14, allows the fluid flow to be crushed by vortices emanating from the untwisting helical groove, forming a fine stream of outgoing fluid.

Возможен вариант, когда к торцевой части полого цилиндроконического пояса 9, осесимметрично трубке 11 для подвода воздуха, к одному из концов которой, в ее нижней части, закреплен полый диск 12 с перфорацией 13, в виде винтовой канавки, образованной спиралью Архимеда 14, и обращенной в сторону выходных сечений дроссельных отверстий сопла 2, прикреплен диффузор 15, а к сплошной части полого диска 12, прикреплен полый конический обтекатель 16, при этом его вершина лежит в плоскости среза диффузора 15, с образованием выходных полостей 17, образованных внутренней поверхностью диффузора 15 и внешней поверхностью обтекателя 16.A variant is possible when to the end part of the hollow cylindrical-conical belt 9, axisymmetrically to the air supply pipe 11, to one of the ends of which, in its lower part, a hollow disk 12 with perforation 13 is fixed in the form of a helical groove formed by the Archimedes spiral 14 and facing in the direction of the outlet cross sections of the throttle holes of the nozzle 2, a diffuser 15 is attached, and a hollow conical fairing 16 is attached to the solid part of the hollow disk 12, while its apex lies in the cut plane of the diffuser 15, with the formation of output cavities 17 formed by light on the internal surface of the diffuser 15 and the outer surface 16 of the fairing.

Возможен вариант образования акустической головки, когда к сплошной части полого диска 12, к которому прикреплен полый конический обтекатель 16, соосно трубке 11 для подвода воздуха (газа), закреплена резонаторная втулка 18, а перпендикулярно ее оси, оппозитно друг другу, на конической поверхности конического обтекателя 16 закреплены две резонаторные втулки 19 и 20, при этом суммарное проходное сечение резонаторных втулок 18, 19, 20 равно эквивалентному проходному сечению резонатора Гельмгольца, образованного объемом полого конического обтекателя 16 и резонаторными втулками 18, 19, 20, настраиваемого на требуемую резонансную частоту акустической головки пневматического распылителя.A possible option is the formation of an acoustic head when a resonator sleeve 18 is fixed to the solid part of the hollow disk 12, to which the hollow conical fairing 16 is attached, coaxially to the tube 11 for supplying air (gas), and perpendicular to its axis, opposite to each other, on the conical surface of the conical fairing 16 fixed two resonator bushings 19 and 20, while the total passage section of the resonator bushings 18, 19, 20 is equal to the equivalent passage section of the Helmholtz resonator formed by the volume of the hollow conical fairing Resonator 16 and bushings 18, 19, 20 tuned to a desired resonant frequency of the acoustic head pneumatic nebulizer.

Возможен вариант, когда к диффузору 15, внутри которого расположен конический обтекатель 16 с резонаторными втулки 19 и 20, прикреплен акустической распылитель, выполненный в виде тороидальной поверхности 21 прямоугольного сечения, на срезе которого закреплена перфорированная пластина 22, а на внутренней боковой поверхности установлены резонаторные втулки 23, 24, 25, настраиваемые на резонансную частоту, кратную частотам резонаторных втулок 19 и 20 конического обтекателя 16.A variant is possible when an acoustic sprayer is made in the form of a toroidal surface 21 of rectangular cross section, a perforated plate 22 is fixed on its slice, and resonant sleeves are mounted on the inner side surface to a diffuser 15, inside of which a conical fairing 16 with resonator sleeves 19 and 20 is mounted 23, 24, 25, tunable to a resonant frequency that is a multiple of the frequencies of the resonator bushings 19 and 20 of the conical fairing 16.

Claims

1. An acoustic nozzle comprising a hollow cylindrical body connected to a nozzle in which throttle openings are made, the hollow body consists of a cylindrical part with external thread for connecting to the nozzle of the distribution pipe for supplying liquid and two serially connected and coaxial hollow cylindrical belts, and coaxially to the body, in its lower part, a nozzle is made, made in the form of a glass, in the bottom of which there are vertical and inclined throttle openings at an angle of 45 ° to the axis pla, and in the cylindrical belt of the casing at least one row of radial holes is made, the axes of which lie in a plane perpendicular to the axis of the casing, while the number of holes in each row is at least three, while the casing and nozzle form several coaxial internal chambers: cylindrical and a conical chamber located between them, and one of the cylindrical chambers serves to supply the sprayed liquid, and the conical chamber and cylindrical are expansion chambers, and in the central part a tube for supplying air (gas) is fixed axially to it, to one of the ends of which, in its lower part, a hollow disk with perforation facing the exit sections of the throttle holes of the nozzle is fixed, while the perforation in the hollow disk is made towards the exit sections throttle nozzle holes in the form of a helical groove formed by an Archimedes spiral located inside the hollow disk, and to the end part of the hollow cylinder-conical belt, axisymmetrically to the air supply pipe, to one end of which, in neither parts, a hollow disk is fixed with perforation in the form of a helical groove formed by an Archimedes spiral and facing the exit sections of the nozzle orifice holes, a diffuser is attached, and a hollow conical fairing is attached to the solid part of the hollow disk, with its apex lying in the plane of the diffuser cut with the formation of the output cavities formed by the inner surface of the diffuser and the outer surface of the fairing, characterized in that to the solid part of the hollow disk to which the hollow conical fairing is attached, a resonator sleeve is fixed axially to the air supply tube, and two resonator sleeves are fixed on the conical surface of the conical fairing perpendicularly to its axis opposite to each other, while the total passage section of the resonator bushings is equal to the equivalent passage section of the Helmholtz resonator formed by the volume of the hollow conical cowl fairing and resonator tuned to the desired resonant frequency of the acoustic head of the air gun.

2. The acoustic atomizer according to claim 1, characterized in that an acoustic atomizer is attached to the diffuser, inside of which there is a conical fairing with resonator sleeves, made in the form of a toroidal surface of rectangular cross section, on the slice of which a perforated plate is fixed, and on the inner side surface there are resonator bushings tunable to a resonant frequency that is a multiple of the frequencies of the resonator bushings of the conical radome.