ПНЕВМОАКУСТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА

Полезная модель относится к области распыления жидкостей и может быть использовано в химической, металлургической, лакокрасочной промышленности, в частности, при распыливании топлив, дезинфицирующих составов и т.п.
Известно устройство для распыления по авторскому свидетельству СССР №485777, 4МПК В05В 7/00, 1968 год «Распылитель жидкости», содержащее корпус с воздушной камерой цилиндрической формы, кольцевое сопло, трубки подачи воздуха и жидкости, в котором с целью ограничения угла распыления, трубка подачи жидкости выполнена регулируемой по высоте и установлена с зазором в трубку подачи воздуха перпендикулярно к ее поверхности.
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность диспергирования, так как изменение положения трубки подачи жидкости относительно трубки подачи воздуха не приводит к значительному изменению дисперсности капель распыляемой жидкости.
Известна «Форсунка» по патенту РФ 2288783, 7МПК В05В 7/28, принятая в качестве ближайшего аналога, содержащая корпус с каналом движения жидкости, оснащенный выходным соплом и патрубком подвода газа в центральную часть потока жидкости, при этом плоскость выходного отверстия патрубка подвода газа размещена на расстоянии не менее 5 диаметров канала движения жидкости до начала сужения канала с обеспечением однонаправленности движения газа и жидкости, при этом в месте соединения корпуса с соплом размещена кольцевая камера, оснащенная дополнительным патрубком подвода газа, которая сообщается с соплом через кольцевую щель.
Недостатком известного устройства по патенту РФ 2288783 является низкая эффективность диспергирования, так как взаимодействие струи жидкости, истекающей из канала движения жидкости, и струй воздуха, истекающих из патрубка подвода газа в центральную часть потока жидкости и через кольцевую щель, не приводит к получению капель высокой дисперсности (капель малых размеров).
Перед заявляемой полезной моделью поставлена задача повышения эффективности диспергирования путем получения капель высокой дисперсности (капель малых размеров).
Поставленная задача в заявляемой полезной модели решается за счет того, что пневмоакустическая форсунка содержит корпус со сквозным каналом подачи жидкости, установленный с одной стороны корпуса патрубок подачи газа в центральную часть канала подачи жидкости и установленное с другой стороны корпуса выходное сопло, при этом вокруг корпуса выполнена коллекторная полость, соединенная радиальными отверстиями с каналом подачи жидкости, на коллекторной полости установлен штуцер подвода газа, выходное сопло связано с выполненной на корпусе кольцевой камерой, охватывающей канал подачи жидкости, на кольцевой камере установлен дополнительный штуцер подвода газа, между выходным соплом и кольцевой камерой выполнен тороидальный генератор акустических колебаний.
Заявленная полезная модель отличается от известного технического решения по патенту РФ 2288783 тем, что вокруг корпуса выполнена коллекторная полость, соединенная радиальными отверстиями с каналом подачи жидкости, на коллекторной полости установлен штуцер подвода газа, выходное сопло связано с выполненной на корпусе кольцевой камерой, охватывающей канал подачи жидкости, на кольцевой камере установлен дополнительный штуцер подвода газа, между выходным соплом и кольцевой камерой выполнен тороидальный генератор акустических колебаний.
Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило получения капель высокой дисперсности.
На фиг.1 представлен продольный разрез пневмоакустической форсунки, выходное сопло выполнено дозвуковым.
На фиг.2 представлен продольный разрез пневмоакустической форсунки, выходное сопло выполнено сверхзвуковым.
Пневмоакустическая форсунка (фиг.1) содержит корпус 1 со сквозным каналом 2 подачи жидкости, установленный с одной стороны корпуса 1 патрубок 3 подачи газа в центральную часть канала 2 подачи жидкости и установленное с другой стороны корпуса 1 выходное сопло 4, при этом вокруг корпуса 1 выполнена коллекторная полость 5, соединенная радиальными отверстиями 6 с каналом 2 подачи жидкости, на коллекторной полости 5 установлен штуцер 7 подвода газа, выходное сопло 4 связано с выполненной на корпусе 1 кольцевой камерой 8, охватывающей канал 2 подачи жидкости, на кольцевой камере 8 установлен дополнительный штуцер 9 подвода газа, между выходным соплом 4 и кольцевой камерой 8 выполнен тороидальный генератор 10 акустических колебаний.
Пневмоакустическая форсунка работает следующим образом. Распыляемую жидкость подают в сквозной канал 2 подачи жидкости. Газ под давлением подают к различным элементам форсунки по ходу движения жидкости в направлении выходного сопла 4: к патрубку 3 подачи газа, к штуцеру 7 подвода газа и к дополнительному штуцеру 9 подвода газа. Движущийся по сквозному каналу 2 подачи жидкости поток жидкости перемешивается с газом, подаваемым в центральную часть канала 2 подачи жидкости из патрубка 3 подачи газа, образуя газожидкостный поток с высокой турбулентностью. В периферийную зону образовавшегося газожидкостного потока в канал 2 через радиальные отверстия 6 подают газ, который создает повышенную турбулентность в периферийной зоне газожидкостного потока. Радиальные отверстия 6 объединены коллекторной полостью 5, в которой происходит выравнивание давления газа, подаваемого в канал 2 подачи жидкости. В коллекторную полость 5 газ подают через штуцер 7 подвода газа. Газожидкостный поток из сквозного канала 2 подачи жидкости поступает в выходное сопло 4, где происходит его диспергирование газом, подаваемым из кольцевой камеры 8. В кольцевую камеру 8 газ подают через дополнительный штуцер 9. Перед входом в выходное сопло 4 газожидкостный поток представляет собой газовый поток с каплями. При движении газожидкостного потока высокой турбулентности в выходном сопле 4 происходит интенсивное диспергирование. При выходе из выходного сопла 4 газожидкостный поток разгоняется, происходит резкое падение давления в струе, вызывающее пульсации, это приводит к дроблению крупных капель жидкости на мелкие капли. Повышение дисперсности капель достигают применением сверхзвукового выходного сопла 4 в виде, конуса расширяющегося в направлении истечения (фиг.2), или в виде сопла Лаваля. При сверхзвуковом истечении образуются скачки уплотнения, проходя через них, капли подвергаются интенсивному дроблению. Для интенсификации процесса диспергирования и повышения однородности распыла между выходным соплом 4 и кольцевой камерой 8 выполнен тороидальный генератор 10 акустических колебаний. Генератор 10 акустических колебаний выполнен в виде тора, охватывающего газожидкостный поток перед входом в выходное сопло 4. Часть газа из кольцевой камеры 8 попадает в тороидальный генератор 10 акустических колебаний, закручивается в нем. Газ из тороидального генератора 10 акустических колебаний выходит и пересекает основной поток газа из кольцевой камеры 8, прерывает его, вызывая пульсации давления в газожидкостном потоке. Наложение пульсаций приводит к распаду крупных капель жидкости на мелкие, при этом образуются капли близкие по размеру, то есть повышается однородность распыла.
Полезная модель позволила получить технический результат, а именно, обеспечила получение капель высокой дисперсности.