RU37473U1 - Диспергатор регулируемой дисперсности - Google Patents

Abstract

1. Диспергатор регулируемой дисперсности, содержащий сверхзвуковое сопло, сообщенное с нагнетателем распыляющего агента (воздуха), и закрепленную в нем по оси форсунку, сообщенную с насосом, подающим технологическую жидкость, состоящую из полого цилиндрического корпуса, заглушенного с одного конца, полой цилиндрической гильзы, резонатора Гартмана, отличающийся тем, что сопло включает соосное ему центральное тело и разделено на первый и второй контуры, первый контур образован полостью между корпусом сопла, выполненным в виде конического конфузора, плавно переходящего на выходе в цилиндрическую обечайку с наружной резьбой, и сопряженным с ним с возможностью движения конфузорным насадком внутри обечайки, в свою очередь соединенным торцевой стенкой заодно с наружной втулкой с внутренней резьбой, входящей с возможностью движения в сопряжение с наружной резьбой обечайки, и центральным телом, выполненным в виде цилиндроконической полой оболочки, укрепленной с радиальным зазором на гильзе форсунки, закрепленной на резьбе передним концом по потоку агента в корпусе форсунки, причем коническая часть центрального тела обращена сужением к выходу сопла, второй контур образован цилиндро-конической кольцевой полостью между соосными оболочкой центрального тела и гильзой форсунки и оканчивающейся конфузорным, по потоку агента, соплом, при этом форсунка содержит профилированное расходное седло, плотно посаженное в гильзу так, чтобы задний по потоку технологической жидкости торец седла совпадал с плоскостью среза сопла второго контура, цилиндро-ступенчатый плунжер, посаженный с возможностью движения в гильзу, пере

Description

ч ДИСПЕРГАТОР РЕГУЛИРУЕМОЙ ДИСПЕРСНОСТИ Полезная модель относится к устройствам распыления жидкости в технологических процессах, требующих высокого качества распыления, например, для деспергирования и нанесения физиологически активных препаратов на объекты сельскохозяйственной и лесохозяйственной деятельности человека путём создания в атмосфере облака монодисперсных капель препарата, с целью защиты объектов от болезней, вредных насекомых, сорняков и паразитов способами, щадящими экологию окружающей среды. Известно устройство для распыления жидкости, содержащее сверхзвуковое сопло, сообщенное с источником подачи в него распыляющего агента, закрепленную на выходе сопла акустическую форсунку, обращенную выходным торцом к критическому сечению сопла, для впрыскивания в него предварительно распыленной технологической жидкости, сообщающуюся с источниками подачи жидкости и сжатого воздуха, и регулятор расхода жидкости, размещенный между форсункой и источником подачи жидкости. (SU; а/с№1836163.АЗ от 14.11.1990г.; В05В 7/28) Недостатком устройства является невозможность полного использования потенциальной энергии жидкости, полученной ею в источнике подачи, для диспергирования её в форсунке какими либо известными способами, дополнительно к акустическому, из-за потери напора жидкости в регуляторе расхода, не совмещенном конструктивно с форсункой. Другим недостатком устройства является то, что в его конструкции не предусмотрено регулирование величины площади критического сечения сопла с целью настройки его на возможные изменения газодинамических параметров распыляющего агента. Это обстоятельство привязывает устройство к строго определенному по параметрам источнику подачи агента и тем самым значительно ограничивает область применения устройства. 2004100360 I ШШГНМИГ т 1 о 5 5 6 о МКИ: 7В05В 17/00 7/12; 7/28 Известно устройство для образования монодисперного аэрозольного облака, содержащее сверхзвуковое сопло, сообщенное с нагнетателем, подающим распыляющий агент (воздух) и закреплённую на нем форсунку, сообщённую с насосом, подающим технологическую жидкость, состоящую из цилиндрического корпуса, заглушенного с одного конца, размещенную в корпусе подвижную в осевом направлении и зафиксированную от проворота цилиндрическую гильзу, также заглушенную с одного конца и приводимую в движение резьбовым соединением, включающим резьбовую часть гильзы в заглушенном конце и винт, закрепленный одним концом, с возможностью вращения, в заглушенном конце корпуса, другим концом выходящий за пределы гильзы и корпуса и оснащенный на этом конце резонатором Гартмана, гильза сопряжена с гарантированным радиальным зазором с корпусом посредством упругих уплотнений, делящих пространство между гильзой и корпусом на полости: жидкостную, куда поступает технологическая жидкость непосредственно от насоса, и воздушную, куда поступает воздух из полости сопла, при этом жидкостная полость размещена в крайне дальнем от выхода из гильзы месте, а воздушная полость расположена вслед за нею по ходу к выходу из гильзы, причем жидкостная полость соединена с внутренней полостью гильзы тангенциальными отверстиями, которые при движении гильзы в сторону выхода могут переходить в воздушную полость, которая в свою очередь, соединена с внутренней полостью гильзы радиальными и осевыми отверстиями на гильзе на её выходе. (RU. Патент №2164827 от 31.05.1999г. 7.В05В 17/00; 7/12; 7/28) Известное устройство наиболее близко по технической сущности и достигаемым техническим результатам к заявляемой полезной модели. Недостатками известного устройства являются: -сложность конструкции; -отсутствие возможности регулирования величины площади критического сечения сопла;

отсутствие в конструкции средств фиксации, предотвращающих самопроизвольное осевое перемещение гильзы под воздействием колебаний деталей соединения гильза-винт;

-использования всего объёма сверхзвуковой струи воздуха из сопла в генерации поля ультразвуковых волн резонатором Гартмана в струе, что приводит к значительной деформации струи резонатором и, как следствие, к значительному сокращению потенциальной дальнобойности струи воздуха из сопла и объёма аэрозольного облака в атмосфере;

-отсутствие в конструкции средств наглядно, как по щкале, отображающих величину осевого смещения гильзы, определяющего расход жидкости.

Технической задачей полезной модели является создание диспергатора регулируемой дисперсности, простая и оптимальная конструкция которого, позволяет регулировать величину площади критического сечения сверхзвукового сопла, максимально эффективно использовать полную потенциальную энергию технологической жидкости, полученную ею в насосе, для предварительного гидравлического диспергирования её, в дополнение к акустическому, четкое наглядное отображение величины площади проходного сечения форсунки, определяющего расход технологической жидкости, и максимально эффективно диспергировать технологическую жидкость в щироком диапозоне дисперсности с максимально достижимым уровнем монодисперсности капель.

Техническая задача по созданию диспергатора регулируемой дисперсности, содержащего сверхзвуковое сопло, сообщенное с нагнетателем распыляющего агента (воздух), и закрепленную в нём по оси форсунку, сообщенную с насосом, подающим технологическую жидкость, состоящую из полого цилиндрического корпуса, заглущенного с одного конца, полой цилиндрической гильзы, резонатора Гартмана, рещается согласно полезной модели тем, что сопло включает соосное ему центральное тело и разделено на первый и второй контуры: первый контур образован полостью между конусом сопла, выполненным в виде конического конфузора, плавно переходящего на S выходе в цилиндрическую обечайку с наружной резьбой, и сопряженным с ним , с возможностью движения, конфузорным насадком внутри обечайки, в свою очередь, соединенным торцевой стенкой заодно с наружной втулкой с внутренней резьбой, входящей, с возможностью движения, в сопряжение с наружной резьбой обечайки, и центральным телом, выполненным в виде цилиндро-конической полой оболочки, укрепленной с радиальным зазором на гильзе форсунки, закрепленной на резьбе передним концом, по потоку агента, в корпусе форсунки, причём коническая часть центрального тела обращена сужением к выходу сопла; второй контур образован цилиндро-конической кольцевой полостью между соосными оболочкой центрального тела и гильзой форсунки и оканчивающейся конфузорным, по потоку агента, соплом; при этом, форсунка содержит: профилированное расходное седло, плотно посаженное в гильзу так, чтобы задний, по потоку технологической жидкости, торец седла совпадал с плоскостью среза сопла второго контура; цилиндроступенчатый плунжер, посаженный, с возможностью движения, в гильзу, передний профилированный конец которого сопрягается с седлом, задний же конец, выполненный с резьбовой ступенькой и цилиндрической головкой на торце, в последней имеется диаметральное отверстие, сопрягается соответственно с резьбовой и цилиндрической проточками заднего конца гильзы; два фиксирующих шарика и пружину между ними, размещенные в отверстии головки и сопрягающиеся с продольными прорезями цилиндрической проточки гильзы, задний конец которой, выходящий за срез сопла второго контура, оснащен резонатором Гартмана, наружный диаметр последнего превышает на величину от О до 10%, не более, наружный диаметр конца конической части центрального тела, а в стенке гильзы, начиная от среза сопла второго контура до дна резонатора Гартмана, выполнены окна прямоугольной формы. Кроме того в торце плунжера выполнены четыре равнорасположенных по кругу глухих отверстия, а втулка насадка оснащена на свободном торце буртиком, по плоскости которого выполнен поперечный, более половины диаметра, разрез втулки, при этом в середине дуги буртика. is

toe iooMi) отделенной разрезом от втулки, имеется резьбовое отверстие, в которое ввернут болт, проходящий через соосное втулке отверстие в её стенке, и стягивающий дугу буртика и остальную часть втулки. Сущность нолезной модели ноясняется на чертежах, где изображены: Фиг. 1-общий вид; Фиг.2-сечение А-А по центральному телу; Фиг.З-вид Б на торец форсунки; Фиг.4-фрагмент В общего вида в увеличенном масштабе; Фиг.З-сечение Г-Г по гильзе и плунжеру в месте окон. Диспергатор регулируемой дисперсности содержит сверхзвуковое сопло 1, с установленной в нем по оси посредством пилонов 2 форсункой 3, состоящей из полого, заглушенного, переднего по потоку распыляющего агента (воздуха), конца корпуса 4, в котором на резьбе передним концом закреплена полая цилиндрическая гильза 5, на заднем её конце размещен резонатор Гартмана 6. Стык между корпусом 4 и гильзой 5 герметизирован уплотнением 7. Сопло 1 разделено на два контура: первый 8 и второй 9. Первый контур 8 образован полостью между корпусом 10 сопла I, выполненным в виде конического конфузора 11, плавно переходящего на выходе в цилиндрическую обечайку 12с наружной резьбой, и сопряженным с ним, с возможностью движения, конфузорным насадком 13 внутри обечайки 12, в свою очередь, соединенным торцевой стенкой 14 заодно с наружной втулкой 15 с внутренней резьбой, входящей, с возможностью движения, в сопряжение с наружной резьбой обечайки 12, и центральным телом 16, выполненным в виде цилиндро-конической полой оболочки, укрепленной с радиальным зазором на гильзе 5 форсунки 3, при этом коническая часть центрального тела 16 обращена сужением к выходу сопла 1. Второй контур 9 образован цилиндро-конической кольцевой полостью между соосными оболочкой центрального тела 16 и гильзой 5 форсунки 3 и оканчивающейся конфузорным, по потоку агента, соплом 17. Пилоны 2, удерживающие форсунку 3 по оси сопла 1, полые. По ним в форсунку 3 подается под давлением технологическая жидкость. Пилоны 2 ввернуты на резьбе в корпус 4 и место стыка закреплено сваркой. Пилоны2

пропущены через отверстия в приливе 18 корпуса 10 сопла 1 и так же закреплены сваркой. В гильзе 5 посажен, с возможностью движения, цилиндроступенчатый плунжер 20,передний профилированный конец 21 которого сопрягается с седлом 19. Задний конец плунжера 20, выполненный с резьбовой ступенькой 22 и цилиндрической головкой 23, сопрягается с резьбовой 24 и цилиндрической 25 проточками заднего конца гильзы 5 соответственно.

В головке 23 имеется диаметральное отверстие 26, в котором установлены два фиксирующих шарика 27 и пружина 28 между ними. Шарики сопрягаются с продольными прорезями 29 цилиндрической проточки 25 гильзы 5. В торце 30 плунжера 20 выполнены четыре равнорасположенных по кругу глухих отверстия 31 под ключ для вращения плунжера 20. От среза сопла 17 второго контура 9 до дна 32 резонатора Гартмана 6 в стенке гильзы 5 выполнены окна 33 прямоугольной формы. На гильзе 5 установлен ограничитель 34, предотвращающий несанкционированное извлечение плунжера 20 из гильзы 5.

Наружная втулка 15 оснащена на свободном торце буртиком 35, по плоскости которого выполнен поперечный, более половины диаметра, разрез 36 втулки 15, при этом в середине дуги буртика 35, отделенной разрезом 36 от втулки 15, имеется резьбовое отверстие 37, в которое ввернут болт 38, проходящий через соосное втулке 15 отверстие 39 в её стенке, и стягивающий дугу буртика 35 и остальную часть втулки 15, тем самым предотвращая самопроизвольное вращение втулки 15 по обечайке 12 под воздействием вибрации. На втулке 15 с радиальным зазором установлено ограничительное кольцо 40,удерживаемое болтами 41, ввернутыми в прилив 18 корпуса 10 сопла I. Кольцо 40 упором в буртик 35 удерживает втулку 15 от самопроизвольного свинчивания с обечайки 12. Резьбовое сопряжение между корпусом 4 и гильзой 5 контрится ввертным резьбовым штифтом, не показанным на чертеже.

Диспергатор регулируемой дисперсности работает следующим образом:

ниош сопла 1. Цилиндрическая проточка 44 на фланце 43 служит для центрирования сопла 1 относительно оси подающей магистрали 42. Фланец 43 в сопряжении с ответным фланцем 45 магистрали 42 и разводным хомутом 46 образуют быстроразъёмное конусно-фланцевое соединение. Распыляющий агент (воздух) поступает в сопло 1 под давлением, обеспечивающим сверхкритический перепад давления на сопле 1. В полости сопла 1, между корпусом 10, в его конфузоре 11, и корпусом 4 форсунки 3 происходит начальный разгон потока распыляющего агента, затем поток разделяется по контурам 8 и 9 сопла 1,где происходит окончательный разгон частей потока до скорости звука в критическом сечении: первом контуре 8 между горлом «К конфузорного насадка 13 и конической частью центрального тела 16, обращенной сужением к выходу сопла 1; во втором контуре 9 - в конфузорном сопле 17. Дальнейший разгон частей потока до сверхзвуковой скорости происходит за критическими сечениями в косых срезах контуров 8, 9. Большая по расходу часть потока проходит по первому контуру 8, меньшая - по второму контуру 9 Технологическая жидкость, на прямую, из насоса по пилонам 2 под давлением попадает в форсунку 3 и с большой скоростью выбрасывается в окна 33 гильзы 5 струёй в виде конусообразной пленки из кольцевого сопла 47 , образующегося между профилированным седлом 19 и профилированным концом 21 цилиндро-ступенчатого плунжера 20. Профиль сопла 47 выбирается таким, чтобы с максимальной эффективностью и наименьшими потерями преобразовать всю потенциальную энергию потока технологической жидкости, полученную ею в насосе, в кинетическую энергию струи из сопла 47. При скоростном истечении струи технологической жидкости в окна 33 гильзы 5 происходит первичное, предварительное гидравлическое диспергирование её. Величина проходного сечения сопла 47 определяет величину расхода технологической жидкости. v сечения сопла 47. Промежуточные угловые положения цилиндро-ступенчатого плунжера 20 фиксируются шариками 27, которые распираются пружиной 28 и западают в продольные прорези 29 цилиндрической проточки 25 гильзы 5 и предотвращают самопроизвольный, под воздействием вибрации, поворот детали 20. Изменение величины площади проходного сечения сопла 47 осуществляется дискретно, шагами, кратными углу между продольными прорезями 29 в окружном направлении. Таким образом, конструктивно форсунка 3 является не только распылительным устройством, но и дискретным регулятором расхода технологической жидкости, причем величина расхода всегда наглядно отображается зафиксированным угловым положением цилиндро-ступенчатого плунжера 20. Капли диспергированной жидкости истекающей с большой скоростью из сопла 47 в окна 33 гильзы 5, попадают под удар сверхзвуковой струи распыляющего агента из сопла 17 второго контура 9, дополнительно дробятся и перемешиваются с распыляющим агентом. Далее газожидкостная смесь с большой скоростью попадает в резонатор Гартмана 6, где капли дополнительно дробятся в поле ультразвуковых волн, генерируемых резонатором Гартмана 6 в потоке распыляющего агента из сопла 17 второго контура 9, и вбрасывается вместе с потоком из сопла 17 в сверхзвуковую струю распыляющего агента из первого контура 8 сопла 1. Здесь происходит окончательное пневматическое диспергирование капель технологической жидкости и вынос их сверхзвуковым потоком в атмосферу, где образуется облако капель диспергированой технологической жидкости. Величина расхода потока распыляющего агента по второму контуру 9 рассчитана на многократное предварительное диспергирование технологической жидкости, в основном посредством резонатора Гартмана 6. Величина расхода потока через первый контур 8 рассчитана на окончательное дробление предварительно диспергированных капель технологической жидкости и вынос в атмосферу, в облако монодисперсных капель технологической жидкости. Монодисперсность ч

ЪЩ1Ш)Ш достигается тем, что в каждом последующем этапе дробления капель в цепочке процесса диспергирования, в основном, дробятся, затрачивая всю энергию потока агента, капли самого крупного размера из всех, как наименее устойчивые к разрушению. Наружный диаметр D р.г. резонатора Гартмана 6 выполнен равным или превышающим на 10%, не более, по величине диаметру D ц.т. конца конической части центрального тела 16,чтобы поток распыляющего агента из первого контура 8 проходил мимо резонатора Гартмана 6, не задевая его. Этому способствует отжимающее действие, вбрасываемого в поток из первого контура 8, потока из второго контура 9. прошедшего резонатор Гартмана 6. Деформация потока из первого контура 8 будет в этом случае значительно меньше, чем при прямом воздействии резонатора Гартмана 6 на поток. Потенциальная дальнобойность потока будет реализована практически в полном объёме. При изменении газодинамических параметров распыляющего агента (давление, температура, расход, газовая постоянная и др.) требуется настройка диспергатора адекватно изменившимся условиям. Для этого необходимо отпустить затяжку болта 38 и вращая втулку 15 по резьбе обечайки 12 передвинуть конфузорный насадок 13 по оси, ввинчивая или вывинчивая его из сопла 1. При этом величина площади критического сечения «И первого контура 8 сопла 1 изменяется. Как показано на примере Фиг.1: было «И стало «Л. После настройки болт 38 затягивается и резьбовое сопряжение обечайка 12 - втулка 15 контрится от самопроизвольного перемещения. При изменении расхода технологической жидкости через форсунку 3, что достигается поворотом цилиндро-ступенчатого плунжера 20 на угол кратный углу между продольными прорезями 29 цилиндрической проточки 25 гильзы 5, при этом профилированный конец 21 последнего сдвигается от профилированного седла 19 и открывает необходимой величины проходное сечения сопла 47, изменяется удельная величина энергии потока распыляющего агента, из сопла 17 второго контура 9, так же как и из первого контура 8, W приходящаяся на единицу расхода технологической жидкости. При изменении удельной энергии происходит изменение дисперсности капель распылённой жидкости. Поэтому изменение расхода технологической жидкости через форсунку 3, при постоянстве расхода распыляющего агента через сопло 1 служит для регулирования дисперсности. Это наглядно подтверждается в работе: Д.Г.Пажи; В.С.Галустов «Основы техники распыливания жидкостей Москва Химия 1984г. Фиг. 8.12. стр.191. Техническим результатом полезной модели является создание диспергатора регулируемой дисперсности простой конструкции, способного максимально эффективно диспергировать технологическую жидкость с достижением максимально возможной степени монодисперсности капель, как и в прототипе, полностью использовать потенциальную энергию технологической жидкости, полученную ей в насосе, для гидравлического распыления её в дополнение к акустическому, сохранить потенциальную дальнобойность потока распыляющего агента из сверхзвукового сопла, расширить область применения относително использования широкого ряда нагнетателей распыляющего агента, за счёт настройки сопла на параметры нагнетателя, с гарантией предотвращения самопроизвольной разрегулировки, фиксировано регулировать расход технологической жидкости через форсунку, а значит и дисперсность распыления с наглядным отображением задаваемой степени регулировки. Примером воплощения на практике полезной модели является создание диспергатора регулируемой дисперсности рассчитанного на расход: -воды - 2- 100л/мин., -сжатого воздуха - 1.1кгс/сек не менее, при давлении 1.9кгс/см , не менее и температуре . Характерные размеры диспергатора: -диаметр горла «К конфузорного насадка - 70мм. (см. фиг.1), JйЩla0w

Номинальная величина площади критического сечения: -первого контура - 27. см -второго контура - 2.5 см

По результатам испытаний массовый медианный размер капель составляет:

-в режиме мелкодисперсного распыления:

5 50мкм., при расходе воды л/мин.;

-в режиме мелкокапельного распыления:

50- -100мкм., при расходе воды 20 -100л/мин.

Claims (2)

1. Диспергатор регулируемой дисперсности, содержащий сверхзвуковое сопло, сообщенное с нагнетателем распыляющего агента (воздуха), и закрепленную в нем по оси форсунку, сообщенную с насосом, подающим технологическую жидкость, состоящую из полого цилиндрического корпуса, заглушенного с одного конца, полой цилиндрической гильзы, резонатора Гартмана, отличающийся тем, что сопло включает соосное ему центральное тело и разделено на первый и второй контуры, первый контур образован полостью между корпусом сопла, выполненным в виде конического конфузора, плавно переходящего на выходе в цилиндрическую обечайку с наружной резьбой, и сопряженным с ним с возможностью движения конфузорным насадком внутри обечайки, в свою очередь соединенным торцевой стенкой заодно с наружной втулкой с внутренней резьбой, входящей с возможностью движения в сопряжение с наружной резьбой обечайки, и центральным телом, выполненным в виде цилиндроконической полой оболочки, укрепленной с радиальным зазором на гильзе форсунки, закрепленной на резьбе передним концом по потоку агента в корпусе форсунки, причем коническая часть центрального тела обращена сужением к выходу сопла, второй контур образован цилиндро-конической кольцевой полостью между соосными оболочкой центрального тела и гильзой форсунки и оканчивающейся конфузорным, по потоку агента, соплом, при этом форсунка содержит профилированное расходное седло, плотно посаженное в гильзу так, чтобы задний по потоку технологической жидкости торец седла совпадал с плоскостью среза сопла второго контура, цилиндро-ступенчатый плунжер, посаженный с возможностью движения в гильзу, передний профилированный конец которого сопрягается с седлом, задний же конец, выполненный с резьбовой ступенькой и цилиндрической головкой на торце, в последней имеется диаметральное отверстие, сопрягается соответственно с резьбовой и цилиндрической проточками заднего конца гильзы, два фиксирующих шарика и пружину между ними, размещенные в отверстии головки и сопрягающиеся с продольными прорезями цилиндрической проточки гильзы, задний конец которой, выходящий за срез сопла второго контура, оснащен резонатором Гартмана, наружный диаметр последнего превышает на величину от 0 до 10%, не более, наружный диаметр конца конической части центрального тела, а в стенке гильзы, начиная от среза сопла второго контура до дна резонатора Гартмана, выполнены окна прямоугольной формы.

2. Диспергатор по п.1, отличающийся тем, что в торце плунжера выполнены четыре равнорасположенных по кругу глухих отверстия, а втулка-насадка оснащена на свободном торце буртиком, по плоскости которого выполнен поперечный, более половины диаметра, разрез втулки, при этом в середине дуги буртика, отделенной разрезом от втулки, имеется резьбовое отверстие, в которое ввернут болт, проходящий через соосное втулке отверстие в ее стенке, и стягивающий дугу буртика и остальную часть втулки.