МЕЛКОДИСПЕРСНЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ

Настоящая полезная модель относится к устройствам общего назначения, предназначенным для распыления жидкости и, в частности, может быть использована в противопожарной технике для образования огнетушащих водных составов.
Известен стержневой пневмоакустический распылитель, содержащий цилиндрический корпус, имеющий центральное отверстие с впускным газовым каналом, центральный стержень, установленный в центральном отверстии и имеющий часть, выступающую из цилиндрического корпуса, имеющего впускной канал для жидкости, жидкостную кольцевую камеру, связанную с впускным каналом для жидкости, жидкостное сопло, связанное с жидкостной кольцевой камерой, газовое сопло, охватывающее центральный стержень, кольцевую резонаторную камеру, установленную на выступающей части центрального стержня, рабочая поверхность которой обращена к газовому соплу, причем газовое сопло и жидкостное сопло выполнены соосными, жидкостное сопло находится дальше по радиусу от центральной осевой линии цилиндрического корпуса, обечайку, охватывающую цилиндрический корпус, при этом жидкостная кольцевая камера и жидкостное сопло образованы пазами в цилиндрическом корпусе, ограниченными внутренней поверхностью обечайки, при этом впускное газовое сопло выполнено цилиндрическим, центральный стержень профилированным, причем расположенная внутри сопла часть имеет коническую форму с углом расхождения 45°-80°, часть за срезом сопла имеет цилиндрическую форму, место схождения цилиндрической и конической частей стержня расположено на срезе сопла, а впускной канал для жидкости выполнен в виде штуцера, установленного на внешней поверхности обечайки и соединенного с жидкостной кольцевой камерой (RU, патент №2467807, кл. В05В 17/04, 2011 г.).
Недостатком известного распылителя жидкости является недостаточная надежность его работы при нестабильности распыления, обусловленной нестабильностью рабочего давления.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пневмоакустический распылитель жидкости, содержащий корпус, имеющий центральное отверстие, в котором установлен стержень с центральным тупиковым впускным газовым каналом, соединенным с газовой камерой, прилегающей к поверхности стержня, с помощью проходных газовых каналов; впускной канал для жидкости, жидкостную кольцевую камеру, связанную с впускным каналом для жидкости, жидкостное сопло, связанное жидкостным каналом с жидкостным кольцевым каналом, газовое сопло, охватывающее центральный стержень, газовое и жидкостное сопло выполнены соосными, при этом распылитель снабжен съемным отражателем с резонатором (RU, патент №2232647, кл. В05В 17/04, 2002 г.).
Недостатком известного распылителя жидкости является недостаточная эффективность и надежность его работы при нестабильности распыления, обусловленной нестабильностью рабочего давления.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении эффективности и надежности работы мелкодисперсного распылителя жидкости при обеспечении стабильности распыления.
Указанный технический результат достигается тем, что в мелкодисперсном распылителе жидкости, содержащем корпус, имеющий центральное отверстие, в котором установлен стержень с центральным тупиковым впускным газовым каналом, соединенным с газовой камерой, прилегающей к поверхности стержня, с помощью проходных газовых каналов; впускной канал для жидкости, жидкостную кольцевую камеру, связанную с впускным каналом для жидкости, жидкостное сопло, связанное жидкостными каналами с жидкостной кольцевой камерой, газовое сопло, охватывающее центральный стержень, газовое и жидкостное сопло выполнены соосными, при этом распылитель снабжен съемным отражателем с резонатором, согласно полезной модели, в стенках центрального отверстия в корпусе выполнены вертикальные шлицы для образования с наружной поверхностью запрессованного в центральное отверстие стержня сквозных жидкостных каналов, при этом радиально расходящиеся проходные газовые каналы выполнены в нижней части тупикового газового канала и соединяют последний с газовой камерой, образованной наружной поверхностью стержня и внутренней поверхностью кольцевой направляющей, установленной на стержне, при этом газовое сопло выполнено в виде конфузора на выходе из газовой камеры, причем угол наклона внутренних стенок конфузора относительно вертикальной оси составляет 30°÷50°, а жидкостное сопло выполнено в виде кольцевого жидкостного зазора между направляющей и кольцевой обечайкой, установленной в нижней части корпуса, при этом в направляющей, равномерно по всей окружности, выполнены жидкостные каналы в виде отверстий, а проходная площадь кольцевого жидкостного зазора в 2-4 раза меньше суммарной площади отверстий, при этом отражатель выполнен коническим с кольцевым резонатором, размещенным в зоне выхода распыленной жидкости.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что количество жидкостных каналов составляет 6-10 шт.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что угол а наклона внутренних стенок конфузора, отсчитываемый от вертикальной оси, составляет от 30° до 50°, а угол β жидкостного зазора составляет от 70° до 85° от вертикали.
На чертеже изображен общий вид мелкодисперсного распылителя жидкости и его разрезы по линиям А-А и Б-Б.
Мелкодисперсный распылитель жидкости имеет цилиндрическую форму и состоит из корпуса 1, стержня 2, направляющей 3, обечайки 4, конического отражателя 5 и винта 6.
В корпусе 1 выполнено центральное отверстие 7 со шлицами, в отверстие 7 запрессован стержень 2 с предварительно установленной в нижней его части направляющей 3. Пазы между корпусом 1 и стержнем 2 образовывают сквозные жидкостные каналы 8, а полость между корпусом 1 и направляющей 3 - жидкостную кольцевую камеру 9.
Стержень 2 имеет в центре тупиковый газовый канал 10, в нижней части которого выполнены радиально расходящиеся проходные газовые каналы 11, соединяющие газовый канал 10 с газовой камерой 12, образованной внутренними поверхностями направляющей 3 и наружными поверхностями стержня 2. Формирование струи газа происходит на выходе из газовой камеры 12, выполненной в виде конфузора 13. Угол α наклона внутренних стенок конфузора 13, отсчитываемый от вертикальной оси, составляет от 30° до 50°. В направляющей 3 равномерно по всей окружности выполнены сквозные отверстия, образующие каналы 14.
При соединении направляющей 3 и обечайки 4 остается кольцевой жидкостный зазор 15, предназначенный для выхода жидкости в зону диспергирования 16. Для поступления жидкости из жидкостной камеры 9 в кольцевой жидкостный зазор 15 служат каналы 14.
Для формирования колебаний газа, создающих условия для диспергирования жидкости, в отражателе 5 выполнен кольцевой резонатор 17.
Отражатель 5 и стержень 2 выполнены в виде двух отдельных деталей, скрепляемых винтом 6, что, в отличие от монолитного изделия, упрощает технологию изготовления и в зависимости от назначения распылителя позволяет менять только отражатели, устанавливая их с углом, обеспечивающим наибольшую эффективность.
Основной принцип работы устройства - распыление жидкости под воздействием акустических колебаний газа, выходящего из кольцевой газовой камеры 12 и попадающего в отражатель 5 установленных размеров. Распыленная жидкость удаляется из области распыления за счет потока газа, прошедшего через зону диспергирования.
газ
газ
Работа распылителя происходит следующим образом. Газ подается через тупиковый газовый канал 10 в стержне 2 и проходные газовые каналы 11 в кольцевую газовую камеру 12, в которой происходит падение его скорости и равномерное распределение по всему объему камеры. Благодаря имеющемуся конфузору 13 на выходе из газовой камеры 12 и определенному зазору между стержнем 2 и направляющей 3, формируется одинаковая по всей окружности струя газа, которая, выходя из кольцевой камеры шириной δ=0,03…0,045λ, (где λ - длина акустической волны газа) со сверхзвуковой скоростью, через расстояние 0,1…0,13λ свободного полета попадает в камеру резонатора 17 глубиной 0,1…0,13λ и ударяется в отражатель 5. В результате давление в камере повышается, и через время Т=λ/С (где С - скорость звука в газе) отраженный газ пересекает встречный газовый поток и вырывается в зону диспергирования 16. Вследствие чего, формируются периодические акустические колебания с частотой 12-20 кГц.
Жидкость подается по жидкостным каналам 8 в кольцевую жидкостную камеру 9. Из камеры 9 по каналам 14 в направляющей 3 жидкость поступает в кольцевой жидкостный зазор 15, проходная площадь которого в 2-4 раза меньше суммарной площади каналов 14, что обеспечивает равномерное распределение жидкости по всему периметру кольцевого зазора 15. Далее жидкость попадает в зону диспергирования 16, где происходит разбивание жидкости и получение капель дисперсностью 30-150 мкм.
То, что конструктивно распылитель выполнен по типу «труба в трубе», обеспечивает активный теплообмен между охлажденным газом и более теплой жидкостью с целью не допустить переохлаждение газа при его расширении и предотвратить обмерзание.
Поступление жидкости в распылитель осуществляется через восемь впускных жидкостных каналов 8 равно приближенных к центру, что обеспечивает равномерное распределение жидкости по жидкостной кольцевой камере 9.
Жидкостный зазор 15 выполнен кольцевым для равномерного распределения жидкости по всей его окружности и ее эффективного распыления.
Обеспечивается более равномерное распределение жидкости по периметру распыления за счет уменьшения эффективного проходного сечения непосредственно перед выходом жидкости из распылителя.
Угол жидкостного зазора β составляет от 70° до 85° от вертикали, что обеспечивает большую технологичность изделия.
Жидкостный кольцевой зазор направляет жидкость непосредственно в зону акустического резонанса газа, что обеспечивает большую эффективность диспергирования жидкости.
Угол α наклона внутренних стенок конфузора 13, отсчитываемый от вертикальной оси, составляет от 30° до 50°, что является оптимальным углом поджатая газа.
В газовом канале 10 отсутствуют ступенчатые переходы, что обеспечивает ламинарность выходящего потока газа.
Конструкция отражателя 5, выполненного в виде сменного конического диска, эффективно направляющего поток газожидкостной смеси, позволяет в зависимости от назначения распылителя менять только отражатели, устанавливая их с углом, обеспечивающим наибольшую эффективность распыления. За счет сменных отражателей 5 осуществляется подбор оптимальной формы купола и других параметров распыления, что значительно расширяет область применения распылителя.
Использование предложенного мелкодисперсного распылителя жидкости позволяет обеспечить получение газожидкостной смеси с однородным размером капель, используемой для тушения огня, понижения температуры помещения, орошения поверхностей, что, в свою очередь, обеспечивает эффективность и надежность его работы при стабильности распыления и возможности регулирования формы купола и других параметров распыления жидкости при пожаротушении.