ВИХРЕВАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА
VORTEX ACOUSTIC NOZZLE

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является форсунка по патенту РФ №2514862, F02С 7/24, содержащая корпус с камерой завихрения и сопловый вкладыш (прототип).
Недостатком известной форсунки является то, что она не обеспечивает широкого факела распыла.
Технический результат - повышение эффективности распыления путем увеличения факела распыла.
Это достигается тем, что в вихревой акустической форсунке, содержащей корпус, выполненный в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним соосно цилиндрической гильзой, в которой расположена коническая камера для подвода жидкости к соплу, а также акустический блок, при этом к цилиндрической гильзе, в ее нижней части, подсоединено сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого расположен турбулентный завихритель потока воздуха с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, и центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, а акустический блок расположен соосно конической камере и выполнен в виде охватывающей ее коаксиально расположенной, полой резонансной конической втулки, состоящей из секций с резонансными отверстиями, соединяющимися с полостью для подвода сжатого воздуха или газа, которая расположена между внутренней поверхностью цилиндрической гильзы и полой резонансной конической втулкой, которая соединена посредством наклонных цилиндрических отверстий со смесительной камерой сопла, при этом полость с подводом сжатого воздуха, посредством резонансных отверстий, соединена с дополнительной резонансной камерой, выполненной в виде кольцевой выемки в цилиндрической гильзе, отделенной от полости кольцевой перегородкой, в которой закреплены резонансные втулки.
На чертеже представлена схема вихревой акустической форсунки.
Вихревая акустическая форсунка включает в свой состав корпус 1, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 3, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 2 с внутренней резьбой. В цилиндрической гильзе 2 расположена соосная корпусу коническая камера 4, для подвода жидкости к соплу 5, а также акустический блок. К цилиндрической гильзе 2, в ее нижней части, соосно подсоединено посредством резьбы сопло 5, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 7 которого выполнен турбулентный завихритель потока воздуха с, по крайней мере двумя, наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 6, расположенных в торцевой поверхности сопла 5, образованной его днищем 7. В торцевой поверхности сопла 5 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 8, соединенное со смесительной камерой 9 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 10. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 6, взятые в совокупности, и центрального отверстия 8 равны между собой.
Акустический блок расположен соосно конической камере 4 и выполнен в виде охватывающей коническую камеру 4 и коаксиально расположенной, полой резонансной конической втулки 12, состоящей из секций 13 с резонансными отверстиями 14, соединяющимися с полостью 15, соединенной с подводом 11 сжатого воздуха или газа. Полость 15, расположенная между внутренней поверхностью цилиндрической гильзы 2 и полой резонансной конической втулкой 12, соединена посредством наклонных цилиндрических отверстий 6, со смесительной камерой 9 сопла 5. Полость 15 с подводом 11 сжатого воздуха, посредством резонансных отверстий 17, соединена с дополнительной резонансной камерой 16, выполненной в виде кольцевой выемки в цилиндрической гильзе 2, отделенной от полости 15 кольцевой перегородкой 18, в которой закреплены резонансные втулки 17.
Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 8, расположенного в торцевой поверхности сопла 5, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).
Вихревая акустическая форсунка работает следующим образом.
Распыляемая жидкость поступает в корпус 1 через центральное отверстие 3, затем в коническую камеру 4, соосную корпусу 1. После конической камеры 4 жидкость направляется к соплу 5, и по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 8 - в смесительную камеру 9.
Воздух или газ под давлением поступает через штуцер подвода 11 сжатого воздуха в полость 15 акустического блока, расположенную между внутренней поверхностью цилиндрической гильзы 2 и полой резонансной конической втулкой 12, соединенной посредством наклонных цилиндрических отверстий 6 со смесительной камерой 9 сопла 5.
При этом в полой резонансной конической втулке 12 с резонансными отверстиями 14 происходят скачки давления сжатого воздуха из-за явлений, сопутствующих работе резонаторов Гельмгольца, которые образованы секциями 13 с резонансными отверстиями 14 резонансной конической втулки 12. При этом размеры секций 13 и резонансных отверстий 14 определяются необходимой требуемой частотой пульсации выходящего из смесительной камеры 9 сопла 5 газожидкостного потока, способствующего увеличению мелкодисперсности распыляемого факела форсунки. Для увеличения степени мелкодисперсности распыла предусмотрена дополнительная резонансная камера 16, выполненная в виде кольцевой выемки в цилиндрической гильзе 2, отделенной от полости 15 кольцевой перегородкой 18, в которой закреплены резонансные втулки 17. Дополнительная резонансная камера 16, являясь дополнительным резонатором Гельмгольца, усиливает степень мелкодисперсности распыла газожидкостного потока форсункой.
В выходной диффузорной камере 10 установлен рассекатель, выполненный в виде, по крайней мере, трех спиц 18, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 10, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 19, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 10, а само тело вращения 19 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.
Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 19, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 10, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 10 (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 2, соосной с корпусом 1, соосно диффузорной камере 10, прикреплен диффузор 20, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 19 рассекателя.
Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 19, выполненного в виде шара, выполнена перфорированной.
Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 19, выполненного в виде шара, с возможностью его вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например, в виде отрезков винтовых лопастей (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 8, расположенного в торцевой поверхности сопла 5, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).
Вихревая акустическая форсунка работает следующим образом.
Распыляемая жидкость поступает в корпус 1 через центральное отверстие 3, затем в коническую камеру 4, соосную корпусу 1. После конической камеры 4 жидкость направляется к соплу 5, и по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 8 - в смесительную камеру 9.
Акустический блок форсунки работает следующим образом.
Воздух или газ под давлением поступает через штуцер подвода 11 сжатого воздуха в полость 15, расположенную между внутренней поверхностью цилиндрической гильзы 2 и полой резонансной конической втулкой 12, соединенной посредством наклонных цилиндрических отверстий 6, со смесительной камерой 9 сопла 5.
При этом в полой резонансной конической втулке 12 с резонансными отверстиями 14 происходят скачки давления воздуха из-за явлений, сопутствующих работе резонаторов Гельмгольца, которые образованы секциями 13 с резонансными отверстиями 14 резонансной конической втулки 12. При этом размеры секций 13 и резонансных отверстий 14 определяются необходимой требуемой частотой пульсации выходящего из смесительной камеры 9 сопла 5 газожидкостного потока, способствующего увеличению мелкодисперсности распыляемого факела форсунки. Для увеличения степени мелкодисперсности распыла предусмотрена дополнительная резонансная камера 16, выполненная в виде кольцевой выемки в цилиндрической гильзе 2, отделенной от полости 15 кольцевой перегородкой 18, в которой закреплены резонансные отверстия 17. Дополнительная резонансная камера 16, являясь дополнительным резонатором Гельмгольца, усиливает степень мелкодисперсности распыла газожидкостного потока форсункой.