RU2509262C1

RU2509262C1 - Acoustic vortex nozzle

Info

Publication number: RU2509262C1
Application number: RU2012157848/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-03-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: acoustic vortex nozzle comprises a body, elements for liquid and air supply, the body comprises two coaxial cylindrical bushings joined to each other: a bushing of larger diameter and a bushing of smaller diameter, at the same time inside the bushing of smaller diameter, coaxially to it, there is an auger, rigidly connected to its inner surface, besides, the outer surface of the auger is a helical groove, which forms with the inner surface of the bushing of smaller diameter the helical outer cavity, and inside the auger there is a hole with helical thread, connected with the tube for supply of liquid under pressure, and in the bushing of larger diameter coaxially to it there is a shaped bushing, the inner surface of which is formed by conical and cylindrical surfaces, and which is rigidly fixed in the bushing of larger diameter via a sealing gasket, having at least one throttling hole, and forming with the end surface of the auger and the inner surface of the bushing of smaller diameter - a cylindrical chamber, which by means of a channel is connected to a source of compressed air, and in the cylindrical cavity of the shaped bushing there is a free end of the tube for supply of the liquid, placed in the coaxial elastic ring, which with the sealing gasket forms a conical resonant chamber, at the same time the throttling hole performs the function of the "Helmholtz" resonator neck.

EFFECT: increased efficiency of liquid spraying.

3 cl, 1 dwg

Description

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

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является форсунка по патенту РФ №2455562, F02С 7/24, содержащая корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой (прототип).The closest technical solution to the claimed object is the nozzle according to the patent of Russian Federation No. 2455562, F02C 7/24, comprising a housing with a chamber, into which the screw is pressed in, with a throttle hole in the bottom of the housing, and a fitting with a cylindrical hole, a diffuser and gasket (prototype).

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

Технический результат - повышение эффективности распыления жидкости.EFFECT: increased efficiency of liquid spraying.

Это достигается тем, что в акустической вихревой форсунке, содержащей корпус и элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, образующую с внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра винтовую внешнюю полость, а внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку, имеющую, по крайней мере, одно дроссельное отверстие и образующую с торцевой поверхностью шнека и внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра цилиндрическую камеру, которая посредством канала соединена с источником сжатого воздуха, а в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, которое с герметизирующей прокладкой образует коническую резонансную камеру, при этом дроссельное отверстие выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца».This is achieved by the fact that in an acoustic vortex nozzle containing a housing and elements for supplying liquid and air, the housing consists of two coaxial, interconnected cylindrical bushings: a larger diameter sleeve and a smaller diameter sleeve, while inside the smaller diameter sleeve, coaxial with it, a screw is located, rigidly connected with its inner surface, the outer surface of the screw being a helical groove forming a screw outer cavity with the inner surface of the sleeve of a smaller diameter, and inside the screw a hole with a screw thread is connected, connected to a tube for supplying liquid under pressure, and a shaped sleeve is located coaxially in a larger diameter sleeve, the inner surface of which is formed by conical and cylindrical surfaces and which is rigidly fixed in the larger diameter sleeve through a sealing gasket having at least one throttle hole and forming with the end surface of the screw and the inner surface of the sleeve of a smaller diameter cylindrical chamber, which through is connected to a compressed air source, and in the cylindrical cavity of the sleeve is shaped free end of the tube for supplying the liquid, arranged in a coaxial elastic ring that the sealing gasket forms a conical resonance chamber, wherein the orifice performs "Helmholtz" resonator neck function.

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

Акустическая вихревая форсунка состоит из корпуса, состоящего из двух соосных, связанных между собой цилиндрических втулок: втулки 5 большего диаметра и втулки 4 меньшего диаметра. Внутри втулки 4 меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек 1, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее. Внешняя поверхность шнека 1 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. При этом между внутренней поверхностью втулки 4 меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека 1 образована винтовая внешняя полость 3. Внутри шнека 1 выполнено отверстие 2 с левой (или правой) винтовой нарезкой, соединенное с трубкой 9 для подвода жидкости под давлением.An acoustic vortex nozzle consists of a housing consisting of two coaxial, interconnected cylindrical bushings: bushings 5 of larger diameter and bushings 4 of smaller diameter. Inside the sleeve 4 of a smaller diameter, coaxial to it, is a screw 1, rigidly connected to its inner surface, for example, pressed into it. The outer surface of the screw 1 is a helical groove with a right (or left) thread. Moreover, between the inner surface of the sleeve 4 of smaller diameter and the outer surface of the screw 1, an external screw cavity 3 is formed. Inside the screw 1, a hole 2 is made with a left (or right) screw thread connected to the tube 9 for supplying liquid under pressure.

При этом направление винтовой нарезки отверстия 2, выполненного внутри шнека 1, может быть противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека.In this case, the direction of the screw thread of the hole 2 made inside the screw 1 can be opposite to the direction of the external screw groove of the screw.

Во втулке 5 большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка 7, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями и которая жестко закреплена во втулке 5 большего диаметра, например посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку 6, имеющую, по крайней мере, одно дроссельное отверстие 14 и образующую с торцевой поверхностью шнека 1 и внутренней поверхностью втулки 4 меньшего диаметра - цилиндрическую камеру 10, которая посредством канала 12 соединена с источником сжатого воздуха, например от компрессора (на чертеже не показано).In the sleeve 5 of a larger diameter, coaxial to it, there is a shaped sleeve 7, the inner surface of which is formed by conical and cylindrical surfaces and which is rigidly fixed in the sleeve 5 of a larger diameter, for example by means of a threaded connection, through a sealing gasket 6 having at least one throttle the hole 14 and forming with the end surface of the screw 1 and the inner surface of the sleeve 4 of smaller diameter is a cylindrical chamber 10, which is connected through a channel 12 to a source of compressed air, for example, from a compressor (not shown in the drawing).

В цилиндрической полости фасонной втулки 7 расположен свободный конец трубки 9 для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце 8, которое с герметизирующей прокладкой 6 образует коническую резонансную камеру 13, при этом дроссельное отверстие 14 выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца». В торцевой поверхности фасонной втулки 7 выполнены глухие отверстия 11 под ключ.In the cylindrical cavity of the shaped sleeve 7 there is a free end of the fluid supply pipe 9, placed in a coaxial elastic ring 8, which with a sealing gasket 6 forms a conical resonance chamber 13, while the throttle hole 14 serves as the neck of the Helmholtz resonator. In the end surface of the shaped sleeve 7 there are made blind holes 11 under the key.

Акустическая вихревая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.Acoustic vortex nozzle for spraying liquids works as follows.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию трубки 9 в отверстие 2 с винтовой нарезкой, образуя внутренний вращающийся поток жидкости, а подача сжатого воздуха осуществляется через канал 12 в цилиндрическую камеру 10, а из нее в винтовую внешнюю полость 3, образуя внешний вращающийся поток воздуха.The fluid is supplied through a cylindrical hole of the tube 9 into a screw-cut hole 2, forming an internal rotating fluid flow, and compressed air is supplied through a channel 12 to a cylindrical chamber 10, and from it to a screw external cavity 3, forming an external rotating air flow.

На выходе из форсунки встречаются два вращающихся потока, причем один поток, внутренний - жидкости, совершает вращение в сторону, противоположную внешнему потоку воздуха. При взаимодействии вращающихся потоков на выходе из форсунки происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости и воздуха (внешнего и внутреннего). При этом суммарный мелкодисперсный вращающийся поток на выходе может иметь направление вращения, которое определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней или внутренней винтовых полостей, а может быть стационарным, в случае противоположного направления вращения потоков и равенства их приведенных массовых скоростей. При этом коническая резонансная камера 13 с горловиной 14 резонатора «Гельмгольца» усиливает эффект дробления капель жидкости за счет наложения акустических колебаний, резонансная частота которых определяется размерами резонансной камеры 13 и горловины 14 резонатора «Гельмгольца», а также давлением воздуха, поступающего в резонансную камеру 13.At the exit of the nozzle, there are two rotating streams, with one stream, the internal one of the liquid, which rotates in the direction opposite to the external air stream. In the interaction of rotating flows at the outlet of the nozzle, an additional crushing of liquid drops occurs due to their collision in the associated or opposite rotating flows of liquid and air (external and internal). In this case, the total finely divided rotating stream at the outlet can have a direction of rotation, which is determined by the hydraulic resistance of the external or internal screw cavities, respectively, and can be stationary, in the case of the opposite direction of rotation of the flows and the equality of their reduced mass velocities. In this case, the conical resonance chamber 13 with the neck 14 of the Helmholtz resonator enhances the effect of crushing liquid droplets due to the application of acoustic vibrations, the resonant frequency of which is determined by the dimensions of the resonance chamber 13 and the neck 14 of the Helmholtz resonator, as well as by the pressure of the air entering the resonant chamber 13 .

Шнек 1 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. При среднем давлении жидкости, подаваемой через цилиндрическое отверстие в трубке 9 под давлением 6...9 МПа, обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Форсунка проста в изготовлении и обслуживании.The nozzle screw 1 can be made of solid materials: tungsten carbide, ruby, sapphire. At an average pressure of the liquid supplied through a cylindrical hole in the tube 9 under a pressure of 6 ... 9 MPa, atomization of 400 to 1000 kg / h of liquid is ensured. The nozzle is easy to manufacture and maintain.

Claims

1. An acoustic vortex nozzle containing a housing in which the screw is pressed in, and elements for supplying liquid and air, characterized in that what the housing consists of two coaxial, interconnected cylindrical bushings: bushings of a larger diameter and bushings of a smaller diameter, while inside the sleeve of a smaller diameter, coaxial to it, there is a screw rigidly connected to its inner surface, and the outer surface of the screw is a helical groove forming with the inner surface of the sleeve of a smaller diameter screw outer cavity, and inside the screw there is a hole with a screw thread connected to the tube for supplying liquid under pressure, and in the sleeve of a larger The diameter of the meter is coaxial to the shaped sleeve, the inner surface of which is formed by conical and cylindrical surfaces and which is rigidly fixed in the sleeve of a larger diameter through a sealing gasket having at least one throttle hole and forming with the end surface of the screw and the inner surface of the sleeve of a smaller diameter a cylindrical chamber, which is connected through a channel to a source of compressed air, and the free end of the tube is located in the cylindrical cavity of the shaped sleeve for supplying liquid, placed in a coaxial elastic ring, which with a sealing gasket forms a conical resonance chamber, while the throttle hole serves as the neck of the Helmholtz resonator.

2. The acoustic vortex nozzle according to claim 1, characterized in that the direction of screw cutting of the hole made inside the screw is opposite to the direction of the external screw groove of the screw.

3. The acoustic vortex nozzle according to claim 1, characterized in that that the nozzle auger is made of solid materials: tungsten carbide, ruby, sapphire.