ВИХРЕВАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА
VORTEX ACOUSTIC NOZZLE

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является форсунка по патенту РФ №2480295, F02С 7/24, содержащая корпус со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса и, расположенный в верхней части корпуса, штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру (прототип).
Недостатком известной форсунки является то сравнительно невысокая степень распыла и сложность конструкции.
Технический результат - повышение эффективности распыления жидкости.
Это достигается тем, что в вихревой акустической форсунке, содержащей корпус со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса и, расположенный в верхней части корпуса, штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру, шнек запрессован в корпус с образованием конической камеры, расположенной над шнеком, соосно диффузору, и соединенной с ним последовательно, причем шнек выполнен сплошным, а внешняя поверхность шнека представляет собой две последовательно соединенных поверхности, одна их которых представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса, а вторая поверхность выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, а поверхность распылительного диска, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы, чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска.
На чертеже изображен общий вид форсунки.
Вихревая акустическая форсунка содержит корпус 1 со шнеком 7, соосно расположенным в нижней части корпуса и, расположенный в верхней части корпуса, штуцер 2 с цилиндрическим отверстием 3 для подвода жидкости, соединенным с диффузором 4, осесимметричным корпусу 1 и штуцеру 2. Для герметичного соединения корпуса 1 со штуцером 2 предусмотрена уплотняющая прокладка 5. Шнек 7 запрессован в корпус с образованием конической камеры 6, расположенной над шнеком 7, соосно диффузору 4, которая соединена с ним последовательно. Шнек 7 выполнен сплошным, причем внешняя поверхность шнека 7 представляет собой две последовательно соединенных поверхности, одна их которых представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 8 с правой или левой нарезкой, и расположена внутри корпуса 1, а вторая поверхность 10 выполнена гладкой в виде тела вращения, осесимметрично соединенного с распылительным диском 11, расположенным перпендикулярно оси корпуса, и выступает за торцевую поверхность нижней части корпуса, причем в качестве линии, образующей эту поверхность может быть как прямая линия, так и кривая линия n-го порядка, например сферическая, эллиптическая, параболическая и др. (на чертеже не показано). Шнек 7 в этом случае может фиксироваться в корпусе дополнительно посредством винтов 9. Шнек 7 форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
Поверхность распылительного диска 11, выступающая за торцевую поверхность нижней части корпуса 1, выполнена отогнутой в сторону нижней части корпуса, и имеет на периферийной части радиальные вырезы (на чертеже не показаны), чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 11.
Распылительный диск 11 смещен по оси форсунки вниз от гладкой поверхности тела вращения 10 шнека 7, соединенного с винтовой поверхностью 8 шнека на величину h, зависящую от вязкости распыляемой жидкости, и соединен со шнеком 7 посредством стержня 12, осесимметрично расположенного шнеку 7.
Соосно и осесимметрично корпусу 1, посредством перфорированной шайбы 14, к внутренней поверхности штуцера 2 с цилиндрическим отверстием 3, закреплена трубка 13 для подвода воздуха в диффузор 4, на конце которой установлены, по крайней мере, три дроссельных трубки 15.
Вихревая акустическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 3 в диффузор 4, а из него в коническую камеру 6, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 7. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора), и встречает на своем пути поверхность распылительного диска 11, у которой на периферийной части, отогнутой в сторону нижней части корпуса, выполнены радиальные вырезы, чередующиеся с сплошной частью поверхности распылительного диска 11, что позволяет увеличить поверхность распыливания жидкости с одновременным дополнительным дроблением капель жидкости.
Возможен вариант, когда внутри корпуса 1 форсунки, в части расположения конической камеры 6, над шнеком 7, размещен генератор акустических колебаний в виде звукового генератора, образованного резонатором Гельмгольца. Резонатор Гельмгольца выполнен в виде, по крайней мере одной, сферической полости 16, расположенной в стенке корпуса 1, которая через калиброванные отверстия 17 соединена с конической камерой 6.
Резонатор Гельмгольца выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет количества и диаметра калиброванных отверстий 17, соответствующих заданной частоте акустических колебаний.
Распыливающий агент, например воздух, подается через дроссельные трубки 15 в диффузор 4, затем в последовательно соединенную с ним коническую камеру 6, где встречает на своем пути звуковой генератор, выполненный в виде сферической полости 16 с калиброванными отверстиями 17. В результате прохождения звукового генератора распыливающим агентом (например воздухом), в последнем возникают пульсации давления, создающие акустические колебания, частота которых зависит от параметров резонатора Гельмгольца. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора жидкости, подаваемого в цилиндрическое отверстие 3.
Возможен вариант, когда к торцевой поверхности корпуса 1 прикреплен диффузор 18, на срезе которого закреплена перфорированная пластина 19 для создания мелкодисперсного газожидкостного потока.