RU2644867C1

RU2644867C1 - Acoustic atomizer

Info

Publication number: RU2644867C1
Application number: RU2017123232A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2018-02-14

Abstract

FIELD: separation; mixing.

SUBSTANCE: invention relates to devices for spraying of liquids, solutions and can be used in engine building, chemical, food and light industry. In the acoustic atomizer, an external diffuser of the nozzle is coaxially attached to the bottom of the atomizer. Internal perforated diffuser is fixed to the conical surface of the rod jet-edge generator in such a way that the output sections of the external and internal diffusers lie in the same plane which is perpendicular to the axis of the jet-edge generator.

EFFECT: technical result is the improvement in the efficiency of spraying.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности.The invention relates to means for spraying liquids, solutions and can be used in engine building, chemical, food and light industries.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический распылитель - форсунка по патенту РФ №2345280, 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).The closest technical solution to the claimed object is an acoustic spray nozzle according to the patent of Russian Federation No. 2345280, comprising a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator, made in the form of concentric annular slots located in a plane perpendicular to the axis of the housing, the ring is conical surface associated with the housing, and a spray, which serves to form a liquid film that blocks the exit from the generator, and is fixed in the housing by a hollow rod of the swirler on the end screw and a shoulder to accommodate an annular platform on which the fluid flows from the atomizer (prototype).

Недостатком известной акустической форсунки является то, что она не обеспечивает высокой степени распыла.A disadvantage of the known acoustic nozzle is that it does not provide a high degree of atomization.

Технический результат - повышение эффективности распыления.The technical result is an increase in spraying efficiency.

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 стакана с днищем, корпус в котором выполнена цилиндрическая полость для подвода жидкости через трубку, расположенную в крышке, в верхней части которой расположен крепежный элемент, фиксирующий верхнюю часть стержня стрежневого газоструйного излучателя в сопле, выполненном в крышке, а верхняя часть стержня шарнирно соединена с нижней частью излучателя в крышке по крайней мере одного фиксирующего диска, выполненного в виде по крайней мере трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки, а между отверстием в днище корпуса и внешней поверхностью сопла крышки выполнен щелевой канал, по которому поступает жидкость, а между внутренней поверхностью конического отверстия и внешней поверхностью нижней части стержня выполнен кольцевой канал, по которому поступает распыливающий агент.This is achieved by the fact that in an acoustic nozzle containing a housing with an acoustic oscillation generator located in the form of a nozzle and a resonator, tubes for supplying air and liquid, the housing is made in the form of a cup with a bottom, the housing in which is made a cylindrical cavity for supplying fluid through the tube, located in the lid, in the upper part of which there is a fastener fixing the upper part of the rod of the rod gas-jet emitter in the nozzle made in the lid, and the upper part of the rod is pivotally connected to the lower part of the emitter in the cover of at least one fixing disk, made in the form of at least three elastic petals interacting with the inner surface of the conical hole of the cover, and between the hole in the bottom of the housing and the outer surface of the nozzle of the cover there is a slotted channel through which liquid enters, and between the inner surface of the conical hole and the outer surface of the lower part of the rod is made an annular channel through which the spraying agent enters.

На чертеже изображен общий вид акустической форсунки для распыливания жидкостей.The drawing shows a General view of an acoustic nozzle for spraying liquids.

Форсунка акустическая содержит выполненный в виде стакана с днищем корпус 5, в котором выполнена цилиндрическая полость 1 для подвода жидкости через трубку 16, расположенную в крышке 6. В корпусе 5 форсунки выполнена цилиндрическая проточка 8, в которой расположен упругий уплотняющий элемент 9, причем крышка 6 и корпус 5 соединены винтами 7. В верхней части крышки расположен крепежный элемент 10, фиксирующий верхнюю часть стержня 12 стержневого газоструйного излучателя 4 Гартмана, выполненного в сопле 18. По щелевому каналу 11 поступает в сопло 18 распыливающий агент. Между отверстием в днище корпуса 5 и внешней поверхностью сопла 18 крышки 6 выполнен щелевой канал 2, по которому поступает жидкость. Между внутренней поверхностью конического отверстия 17 и внешней поверхностью нижней части стержня 13 выполнен кольцевой канал 3, по которому поступает распыливающий агент, например воздух.The acoustic nozzle contains a body 5 made in the form of a cup with a bottom, in which a cylindrical cavity 1 is made for supplying fluid through a tube 16 located in the cover 6. In the body 5 of the nozzle, a cylindrical groove 8 is made, in which an elastic sealing element 9 is located, moreover, the cover 6 and the housing 5 are connected by screws 7. In the upper part of the lid there is a fastener 10, fixing the upper part of the rod 12 of the Hartmann rod gas-jet emitter 4, made in the nozzle 18. Through the slotted channel 11 enters the nozzle 18 dusting agent. Between the hole in the bottom of the housing 5 and the outer surface of the nozzle 18 of the cover 6, a slotted channel 2 is made, through which liquid enters. An annular channel 3 is made between the inner surface of the conical hole 17 and the outer surface of the lower part of the rod 13, through which a spraying agent, for example, air, enters.

Верхняя часть стержня 12 шарнирно соединена с нижней частью стержня 13, которая фиксируется относительно конического отверстия 17, выполненного в крышке 6, посредством по крайней мере одного фиксирующего диска 14, выполненного в виде по крайней мере трех упругих лепестков 15, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки 6.The upper part of the rod 12 is pivotally connected to the lower part of the rod 13, which is fixed relative to the conical hole 17 made in the cover 6, by means of at least one locking disc 14 made in the form of at least three elastic petals 15 interacting with the inner surface of the conical hole covers 6.

Для оптимальной работы форсунки должны соблюдаться следующие соотношения ее параметров:For optimal operation of the nozzle, the following ratios of its parameters must be observed:

отношение высоты h₁ излучателя 4 к расстоянию h между верхним основанием конической поверхности 19 и нижней торцевой поверхностью сопла 18 лежит в оптимальном интервале величин: h₁/h=1÷3;the ratio of the height h _{1 of the} emitter 4 to the distance h between the upper base of the conical surface 19 and the lower end surface of the nozzle 18 lies in the optimal range of values: h ₁ / h = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ полости 20 излучателя 4 к диаметру d₂ его внешней цилиндрической поверхности лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d₂=0,7÷0,9;the ratio of the inner diameter d _{1 of the} cavity 20 of the emitter 4 to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of values: d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9;

отношение внутреннего диаметра d₁ полости 20 излучателя 4 к диаметру d его стержня лежит в оптимальном интервале величин: d₁/d=1÷3;the ratio of the inner diameter d _{1 of the} cavity 20 of the emitter 4 to the diameter d of its rod lies in the optimal range of values: d ₁ / d = 1 ÷ 3;

отношение внутреннего диаметра d₁ полости 20 излучателя 4 к высоте h₁ полости 20 лежит в оптимальном интервале величин: d₁/h₁=1÷1,5.the ratio of the inner diameter d _{1 of the} cavity 20 of the emitter 4 to the height h _{1 of the} cavity 20 lies in the optimal range of values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 1,5.

К нижней части корпуса 5 форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя, а к конической поверхности 19 стержневого газоструйного излучателя 4 Гартмана прикреплен внутренний перфорированный диффузор 22 таким образом, что выходные сечения внешнего 21 и внутреннего 22 диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя 4.An external diffuser of the nozzle is coaxially attached to the lower part of the nozzle body 5, and an internal perforated diffuser 22 is attached to the conical surface 19 of the rod gas-jet emitter 4 of Hartmann so that the output sections of the external 21 and internal 22 of the diffusers lie in one plane perpendicular to the axis of the gas-jet emitter 4.

Форсунка акустическая работает следующим образом.The acoustic nozzle operates as follows.

Жидкость под давлением подается в цилиндрическую полость 1, расположенную снаружи излучателя 4, откуда вытекает через щелевой канал 2 в виде пленки, которая подвергается воздействию колебаний скорости и давления, генерируемых пульсирующими скачками уплотнения, возникающими вблизи кольцевого канала 3 вследствие натекания сверхзвуковой струи на резонатор 4. В результате пленка дробится на мелкие капли, которые вместе с воздушной струей образуют факел распыленной жидкости.Liquid under pressure is supplied to a cylindrical cavity 1 located outside the emitter 4, from where it flows through the slotted channel 2 in the form of a film, which is subjected to fluctuations in speed and pressure generated by pulsating shock waves that occur near the annular channel 3 due to the supersonic jet flowing onto the resonator 4. As a result, the film is crushed into small droplets, which together with the air stream form a torch of atomized liquid.

Возможен вариант, когда к нижней части стержня 13, шарнирно соединенной с верхней частью стержня 12, прикреплены посредством по крайней мере трех растяжек 23, соединенных с внешним диффузором 21, по крайней мере три дополнительных резонатора 24, каждый из которых выполнен в виде цилиндра, на боковой поверхности которого размещены по крайней мере три калиброванных резонансных дросселя 25, причем частоты акустических колебаний регулируются подбором диаметров и длины дросселей 25.It is possible that at least three additional resonators 24, each of which is made in the form of a cylinder, are attached to the lower part of the rod 13 pivotally connected to the upper part of the rod 12, attached by at least three extensions 23 connected to the external diffuser 21 at least three calibrated resonant chokes 25 are placed on its side surface, and the frequencies of acoustic vibrations are regulated by the selection of diameters and lengths of chokes 25.

Claims

1. An acoustic nozzle containing a housing with an acoustic oscillator located inside the nozzle and resonator, tubes for supplying air and liquid, the housing is made in the form of a glass with a bottom, a housing in which a cylindrical cavity for supplying fluid through a tube located in the lid is made , in the upper part of which there is a fastening element fixing the upper part of the rod of the rod gas-jet emitter in the nozzle made in the cap, and the upper part of the rod is pivotally connected to the lower part of the radiator in the cover of at least one fixing disk, made in the form of at least three elastic petals interacting with the inner surface of the conical hole of the cover, and between the hole in the bottom of the housing and the outer surface of the nozzle of the cover there is a slotted channel through which fluid enters, and between the surface of the conical hole and the outer surface of the lower part of the rod is made an annular channel through which the spraying agent enters, the ratio of the height h _{1 of the} emitter to the distance h between the upper base of the conical surface and the lower end surface of the nozzle lies in the optimal range of values of h ₁ / h = 1 ÷ 3, the ratio of the inner diameter d _{1 of the} cavity of the emitter to the diameter d _{2 of} its outer cylindrical surface lies in the optimal range of values of d ₁ / d ₂ = 0.7 ÷ 0.9, the ratio of the inner diameter d ₁ of the radiator cavity to the diameter d of the rod is in its optimal range of values d ₁ / d = 1 ÷ 3, the ratio of the inner diameter d ₁ of the radiator cavity to the height h ₁ of the cavity lies in an optimum range values: d ₁ / h ₁ = 1 ÷ 1,5, different in that an external diffuser of the atomizer is coaxially attached to the lower part of the nozzle body, and an internal perforated diffuser is attached to the conical surface of the Hartmann rod gas-jet emitter so that the output sections of the external and internal diffusers lie in one plane perpendicular to the axis of the gas-jet emitter.

2. The acoustic nozzle according to claim 1, characterized in that at least three additional resonators, each of which is made in in the form of a cylinder, on the side surface of which at least three calibrated resonant reactors are placed, and the frequencies of acoustic vibrations are regulated by the selection of diameters and lengths of the reactors.