АКУСТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА
ACOUSTIC ATOMIZER

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический распылитель - форсунка по РФ №2342596, F02C 7/24, содержащая корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненных в виде концентрических кольцевых щелей, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, кольцо с конической поверхностью, связанное с корпусом, и распылитель, служащий для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из генератора, и закрепленный в корпусе посредством полого стержня со шнековым завихрителем на конце и буртиком для размещения кольцевой площадки, на которую вытекает жидкость из распылителя (прототип).
Недостатком известной акустической форсунки является то, что она не обеспечивает высокой степени распыла.
Технический результат - повышение эффективности распыления, снижение материалоемкости.
1
1
1
2
1
2
1
1
1
1
1
Это достигается тем, что в акустической форсунке, содержащей корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, причем внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, при этом нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, причем чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, а в нижнем фланце расположено по крайней мере одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора, при этом отношение высоты h кольцевого объемного резонатора к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности и нижней торцевой поверхностью корпуса лежит в оптимальном интервале величин: h/h=1÷3; отношение внутреннего диаметра d чашки резонатора к диаметру d его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d/d=0,7÷0,9; отношение внутреннего диаметра d чашки резонатора к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d/d=1÷3; отношение внутреннего диаметра d чашки резонатора к высоте hi кольцевого объемного резонатора 5 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=1÷2, а чашка резонатора запрессована на стержне с обтекателем, в хвостовой части которого расположены перфорированные диски, между которыми размещен полый конический рассекатель воздуха, охватывающий стержень и способствующий дроблению воздуха перед его прохождением через резонатор.
На чертеже изображен общий вид акустической форсунки для распыливания жидкостей.
Акустическая форсунка содержит корпус 1 с размещенным внутри генератором звуковых колебаний ультразвукового частотного диапазона, выполненным в виде сопла 3, состоящего из конфузора 15 и цилиндрического отверстия 16 для подвода воздуха, направляемого в кольцевой объемный резонатор 5. Корпус 1 выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка 7 для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка 8 для подвода жидкости через коаксиально расположенную кольцевую полость 20 к соплу 10. Внутри корпуса 1, соосно ему, жестко закреплена втулка 14 с фланцами: верхним 2 и нижним 6, причем нижний фланец 6 жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе 1.
Кольцевой объемный резонатор 5, выполненный в виде чашки 9 с конической поверхностью 11, соосно расположен трубке 7 для подвода воздуха. Чашка 9 запрессована на стержне 4 с обтекателем 17, диаметром d, а в его хвостовой части расположены перфорированные диски 18 и 19, между которыми размещен полый конический рассекатель 12 воздуха, охватывающий стержень 4 и способствующий дроблению воздуха перед его прохождением через резонатор 5. В нижнем фланце 6 расположено, по крайней мере, одно сопло 10 под углом к оси резонатора 5, величина которого лежит в следующем интервале величин: 20°÷40°, причем продолжение оси сопла 10 лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхностью 11. На внутренней поверхности втулки 14 выполнены соосные коническое 15 и цилиндрическое 16 отверстия для подвода воздуха.
Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:
1
1
отношение высоты h кольцевого объемного резонатора 5 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 11 и нижней торцевой поверхностью корпуса 1 лежит в оптимальном интервале величин: h/h=1÷3;
1
2
1
2
отношение внутреннего диаметра d чашки 9 резонатора 5 к диаметру d его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d/d=0,7÷0,9;
1
1
отношение внутреннего диаметра d чашки 9 резонатора 5 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d/d=1÷3;
1
1
1
1
отношение внутреннего диаметра d чашки 9 резонатора 5 к высоте h кольцевого объемного резонатора 5 лежит в оптимальном интервале величин: d/h=1÷2.
Акустическая форсунка работает следующим образом.
Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 7, где встречает на своем пути кольцевой объемный резонатор 5. В результате прохождения резонатора 5 распыливающим агентом (например, воздухом) в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию жидкости, подаваемой через трубку 8 в сопла 10, откуда она попадает на окружность, находящуюся в средней части конической поверхностью 11 резонатора 5, затем дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности 11 резонатора 5.