АКУСТИЧЕСКАЯ ГОЛОВКА К ФОРСУНКАМ ДЛЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ С ПАРАБОЛИЧЕСКИМ ЗАВИХРИТЕЛЕМ
ACOUSTIC HEAD FOR NOZZLES FOR SPRAYING LIQUIDS WITH PARABOLIC SWIRLER

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический распылитель - форсунка по патенту РФ №2328349. F02С 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 жидкости.
Это достигается тем, что в акустической головке к форсункам для распыливания жидкостей, содержащей корпус с патрубками для подвода распыливаемой жидкости и распыливающего агента, внутри которого размещен генератор акустических колебаний в виде сопла и резонатора, выполненного в виде звукового генератора, образованного резонатором Гельмгольца, выполненного в виде по крайней мере одной сферической полости, расположенной в стенке кольца с конической поверхностью, которое через калиброванные прокладки соединено с корпусом, при этом сферическая полость звукового генератора соединена калиброванным отверстием с кольцевой щелью, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца с боковой конической поверхностью, выполненного на полом стержне, который расположен внутри корпуса, осесимметрично ему, и служит для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня к шнековому распылителю, жестко закрепленному на конце полого стержня и служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из звукового генератора, образованного резонатором Гельмгольца, а кольцо с боковой конической поверхностью, выполненное на полом стержне, расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса посредством резьбового соединения, связывающего корпус с кольцом через калиброванные прокладки, причем резонатор Гельмгольца выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца, посредством установки между корпусом и кольцом с конической поверхностью, калиброванных прокладок, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний, в нижней части корпуса шнекового распылителя закреплен параболический завихритель.
На фиг. 1 изображен общий вид акустической головки к форсункам для распыливания жидкостей, на фиг. 2 - общий вид параболического завихрителя.
Акустическая головка к форсункам для распыливания жидкостей с параболическим завихрителем содержит корпус 1 с патрубками для подвода распыливаемой жидкости и распыливающего агента, например воздуха или газа. Внутри корпуса 1 размещен генератор акустических колебаний в виде сопла 4 и резонатора, выполненного в виде звукового генератора 13, образованного резонатором Гельмгольца. Резонатор Гельмгольца выполнен в виде по крайней мере одной сферической полости, расположенной в стенке кольца 9 с конической поверхностью 7, которое через калиброванные прокладки 11 соединено с корпусом 1.
Сферическая полость звукового генератора 13 соединена калиброванным отверстием 12 с кольцевой щелью 5. образованной торцевыми плоскостями корпуса 1 и кольца 6 с боковой конической поверхностью, выполненного на полом стержне 3, который расположен внутри корпуса 1, осесимметрично ему, и служит для формирования образующегося факела распыливаемой жидкости, поступающей через канал полого стержня 3.
Распыливающий агент, например воздух или любой другой газ, поступает в газовый канал 2, а из него через кольцевую щель 5, сопло 4, устремляется навстречу шнековому распылителю 8, жестко закрепленному на конце полого стержня 3, и служащему для образования жидкостной пленки, перекрывающей выход из звукового генератора 13, образованного резонатором Гельмгольца. Жидкость подается из полого стержня 3 со шнековым распылителем 8 с завихрением, перекрывая сопло 4 для выхода распыливающего агента. Кольцо 6 с боковой конической поверхностью, выполненное на полом стержне 3, расположено с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси корпуса 1 посредством резьбового соединения 10, связывающего корпус 1 с кольцом 9 через калиброванные прокладки 11.
Резонатор Гельмгольца выполнен с возможностью регулирования генерируемой частоты акустических колебаний за счет регулирования ширины кольцевой щели 5, образованной торцевыми плоскостями корпуса и кольца 6, посредством установки между корпусом 1 и кольцом 9 с конической поверхностью 7, калиброванных прокладок 11, толщина которых соответствует заданной частоте акустических колебаний.
В нижней части корпуса 14 шнекового распылителя 8 закреплен дополнительный дисковый распылитель 16, состоящий из резьбовой втулки с центральным отверстием 17, соединенным с полостью стержня 3 посредством калиброванного отверстия 15, верхнего диска 18, жестко соединенного с резьбовой втулкой с центральным отверстием 17, и нижнего сплошного диска 19, соединенного с верхним диском 18 посредством по крайней мере трех крепежных элементов 21 с образованием дросселирующего зазора 20 между дисками 18 и 19.
Акустическая головка к форсункам для распыливания жидкостей с параболическим завихрителем работает следующим образом.
Распыливающий агент, например воздух, подается по газовому каналу 2, где встречает на своем пути звуковой генератор 13. выполненный в виде сферической полости, соединенной с соплом 4 посредством калиброванного отверстия 12. В результате прохождения звукового генератора 13 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 раствора жидкости, подаваемого в канал 3. Из шнекового распылителя 8 жидкость вытекает в виде пленки навстречу распыливающему агенту, 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 7 кольца 9, которое через калиброванные прокладки 11 соединено с корпусом 1.
Параболический завихритель (фиг. 1, 2) содержит цилиндрическую камеру 17, соединенную конфузором 16 с кольцом 9 акустической головки.
Входная трубка 20 для орошаемой жидкости, соединена с корпусом 14 шнекового распылителя 8 посредством дроссельного отверстия 15, соосного с осевым оросителем 21 с дроссельными отверстиями 22, выполненными в стенке трубки 20, диаметр которых меньше диаметра осевого оросителя 21.
В цилиндрической камере 17 последовательно установлено два завихрителя 18 и 19, причем завихритель 18, расположенный на входе газового потока жестко скреплен с входной трубкой 20 с осевым оросителем 21, а на выходе завихритель 19 жестко скреплен с внутренней поверхностью цилиндрической камеры 17, при этом между завихрителями 18 и 19 выполнены два зазора 23 и 24 для взаимодействия с газом и жидкостью.
Осевой ороситель 21 выполнен с центральным отверстием, равным 0,2 диаметра цилиндрической камеры 17, а каждый из завихрителей 18 и 19 выполнен в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности и образуют криволинейные конфузорные каналы (фиг. 2).
Форсунка с параболическим завихрителем работает следующим образом.
Два завихрителя 18 и 19, выполненные в форме эллиптического параболоида, направляющие лопасти которого изогнуты по винтовой поверхности, повышают скорость образования турбулизованного газожидкостного потока, Организация вращательного движения газожидкостного потока путем его пропускания через параболические завихрители с определенной тангенциальной составляющей скорости является основным фактором стабилизации газожидкостного потока за счет создания требуемого уровня центробежных сил, что позволяет обеспечить эффективность процесса его распыления. Повышение эффективности мелкодисперсности обусловлено также увеличением уровня вращательных скоростей в зазоре между завихрителями 18 и 19, где турболизованный газожидкостный слой получает дополнительное вращение, а также устранением вторичных вихрей, благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление форсунки. Потери напора газа при скорости его движения 20 м/с составляют не более 300 Па.