RU2646714C1

RU2646714C1 - Kochetov acoustic nozzle

Info

Publication number: RU2646714C1
Application number: RU2016140671A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-03-06

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to spraying of fluids equipment and can be used in fire fighting, agriculture, chemical industry and heat power engineering. This is achieved by the fact that in an acoustic nozzle for spraying liquids containing a hollow housing with a nozzle and a central core, housing is made with fluid supply channel and contains coaxial, rigidly coupled with it bushing with nozzle secured at its lower part, made in form of cylindrical two-stage bushing, which upper cylindrical stage is connected with central cylindrical core by means of threaded connection to, coaxial with it, a central core having a central hole and installed with annular gap relative to cylindrical bushing inner surface, wherein the annular gap is connected to at least three radial channels formed in a two-stage bushing connecting it to an annular cavity formed by the inner surface of the bushing and the outer surface of the upper cylindrical step, wherein annular cavity is connected with housing fluid supply channel, to the central core, in its lower part, a diffuser is rigidly connected, made in the form of flattened cone coaxial with the central hole of the core, and attached by its upper base to the base of the cylinder of the central core, and to truncated cone lower base by means of at least three spokes divider is attached, which is made in form of round end plate, which edges are bent towards the annular gap, and on the truncated cone outer side surface there are screw grooves.

EFFECT: high efficiency of liquid atomizing.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике распыления жидкости.The invention relates to techniques for spraying a liquid.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является форсунка по патенту RU №2461427, А62С 31/02, опубл. 20.05.98, содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником. Использование мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.The closest technical solution to the claimed object is the nozzle according to patent RU No. 2461427, A62C 31/02, publ. 05/20/98, containing a hollow body with a nozzle and a central core. The use of a finely dispersed sprayer of the described design allows one to obtain a uniform volume flow of finely dispersed droplets in the range of droplet diameters from 30 to 150 microns with a water supply pressure of not more than 1 MPa.

Однако распылитель такой конструкции не позволяет достичь заданного распределения потоков мелкодисперсных капель на поверхности орошения требуемой площади без увеличения расхода жидкости. Это связано с тем, что потоки капель, генерируемые большей частью отверстий, ориентированы в горизонтальном направлении и имеют на выходе из форсунки симметричное распределение относительно горизонтальной плоскости.However, the sprayer of this design does not allow to achieve a given distribution of flows of fine droplets on the irrigation surface of the required area without increasing the flow rate of the liquid. This is due to the fact that the droplet flows generated by most of the holes are oriented in the horizontal direction and have a symmetrical distribution relative to the horizontal plane at the nozzle exit.

Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.The technical result is an increase in the efficiency of fine atomization of a liquid.

Это достигается тем, что в акустической форсунке, содержащей полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с, соосным с ней, центральным сердечником, имеющим центральное отверстие и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, при этом кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, к центральному сердечнику, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса посредством, по крайней мере, трех спиц прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки.This is achieved by the fact that in an acoustic nozzle containing a hollow body with a nozzle and a central core, the body is made with a channel for supplying liquid and contains a coaxial sleeve rigidly connected to it with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper the cylindrical step of which is connected by means of a threaded connection with, coaxial with it, a central core having a Central hole and installed with an annular gap relative to the inner surface of the qil drica sleeve, while the annular gap is connected with at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, and the annular cavity is connected with the channel of the housing for supplying fluid , to the central core, in its lower part, the atomizer is rigidly attached, made in the form of a truncated cone, coaxial with the central hole of the core and attached with its upper m base to the base of the cylinder of the Central core, and to the lower base of the truncated cone through at least three spokes attached to the divider, which is made in the form of an end round plate, the edges of which are bent towards the annular gap, and on the outer side surface of the truncated cone there are screw grooves.

На чертеже представлена конструктивная схема форсунки.The drawing shows a structural diagram of the nozzle.

Акустическая форсунка с двухфазным потоком распыляемой жидкости содержит цилиндрический полый корпус 1 с каналом 3 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 2 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 4, верхняя цилиндрическая ступень 6 которой соединена посредством резьбового соединения с, соосным с ней, центральным сердечником 7, имеющим центральное отверстие 9 и установленным с кольцевым зазором 10 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4. Через центральное отверстие 9 центрального сердечника 7 подводится под давлением газ или воздух.An acoustic nozzle with a two-phase flow of sprayed liquid contains a cylindrical hollow body 1 with a channel 3 for supplying liquid and a coaxial sleeve 2 rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve 4, the upper cylindrical stage 6 of which is connected by threaded connection with, coaxial with it, a Central core 7 having a Central hole 9 and installed with an annular gap 10 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 4. Through the central hole 9 of the central core 7 is supplied pressurized gas or air.

Кольцевой зазор 10 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 4, соединяющими его с кольцевой полостью 8, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 8 связана с каналом 3 корпуса 1 для подвода жидкости.The annular gap 10 is connected with at least three radial channels 5, made in a two-stage sleeve 4, connecting it with an annular cavity 8 formed by the inner surface of the sleeve 2 and the outer surface of the upper cylindrical stage 6, and the annular cavity 8 is connected with the channel 3 of the housing 1 for fluid supply.

К центральному сердечнику 7, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса 11, соосного центральному отверстию 9 сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника 7, а к нижнему основанию усеченного конуса 11, посредством, по крайней мере, трех спиц 13, прикреплен рассекатель 12, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 10. На внешней боковой поверхности усеченного конуса 11 имеются винтовые канавки (на чертеже не показаны), которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости.A sprayer made in the form of a truncated cone 11 coaxial to the central hole 9 of the core and attached with its upper base to the base of the cylinder of the central core 7 and to the lower base of the truncated cone 11 is rigidly attached to the central core 7, in its lower part, by at least at least three spokes 13, a divider 12 is attached, which is made in the form of an end round plate, the edges of which are bent towards the annular gap 10. On the outer side surface of the truncated cone 11 there are helical ditches and (not shown) which contribute to a more intense atomization of the liquid.

В рассекателе 12 осесимметрично центральному отверстию 9 центрального сердечника 7 установлен обтекатель 14, выполненный в виде конуса, на внешней конической поверхности которого имеются винтовые канавки.In the divider 12 axisymmetrically to the Central hole 9 of the Central core 7 mounted fairing 14, made in the form of a cone, on the outer conical surface of which there are helical grooves.

К центральному сердечнику 7, жестко связанному с верхней цилиндрической ступенью 6 двухступенчатой втулки 4 сопла, соосно прикреплен внешний сплошной конический диффузор 15, образованный поверхностью усеченного конуса, при этом верхнее основание усеченного конуса расположено ниже выходного сечения кольцевого зазора 10, и не перекрывает его. Нижнее основание усеченного конуса конического диффузора 15 лежит в плоскости, проходящей через нижнее основание усеченного конуса 11 распылителя.An external continuous conical diffuser 15 formed by the surface of the truncated cone is coaxially attached to the central core 7, which is rigidly connected with the upper cylindrical step 6 of the two-stage nozzle sleeve 4, and the upper base of the truncated cone is located below the output section of the annular gap 10 and does not overlap it. The lower base of the truncated cone of the conical diffuser 15 lies in a plane passing through the lower base of the truncated cone 11 of the atomizer.

Акустическая форсунка с двухфазным потоком распыляемой жидкости работает следующим образом.The acoustic nozzle with a two-phase stream of sprayed liquid works as follows.

Через канал 3, в полость центрального отверстия 9 центрального сердечника 7 под давлением поступает газ (воздух), который затем через полость усеченного конуса 11 поступает на рассекатель 12, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 10, а на рассекателе 12 установлен обтекатель 14, выполненный в виде конуса, на внешней конической поверхности которого имеются винтовые канавки.Through channel 3, gas (air) enters the cavity of the central hole 9 of the central core 7 under pressure, which then passes through the cavity of the truncated cone 11 to the divider 12, which is made in the form of an end round plate, the edges of which are bent towards the annular gap 10, and on the divider 12 mounted fairing 14, made in the form of a cone, on the outer conical surface of which there are helical grooves.

Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 1 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 8 через радиальные каналы 5, затем в кольцевой зазор 10 между соплом и центральным сердечником 7. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности и приобретает вращательное движение на винтовой внешней поверхности усеченного конуса 11. В результате чего на внешней поверхности сплошного диффузора 15 будет иметь место пленочный характер распыления (движения) жидкости, близкий к ее ламинарному режиму, а внутри сплошного диффузора 15 будет сформирован мелкодисперсный вращающийся поток газа, близкий к турбулентному режиму его движения, и за счет соударения потоков жидкости и газа, движущегося по центральному отверстию 9 центрального сердечника 7, о рассекатель 12 с обтекателем 14 на выходе из сплошного внешнего диффузора 15 будет формироваться еще более мелкодисперсный поток распыляемой жидкости за счет взаимодействия потоков с ламинарным и турбулентным режимами движения жидкости и газа.Liquid under pressure is supplied to the cavity of the nozzle body 1 and then flows in two directions: first, into the annular cavity 8 through radial channels 5, then into the annular gap 10 between the nozzle and the central core 7. At inlet pressures of more than 0.2 MPa, the liquid accelerates with the formation of a film of liquid that does not tear itself away from its outer surface and acquires rotational motion on the helical outer surface of the truncated cone 11. As a result, a film the nature of the atomization (movement) of the liquid, close to its laminar mode, and inside the continuous diffuser 15 a finely dispersed rotating gas stream will be formed, close to the turbulent mode of its movement, and due to the collision of the liquid and gas flows moving through the central hole 9 of the central core 7, about the divider 12 with the fairing 14 at the exit of the continuous external diffuser 15 will form an even finer dispersed flow of the sprayed liquid due to the interaction of flows with laminar and turbulent modes of motion eniya liquid and gas.

Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки.The presence of gas inclusions in a liquid additionally perturbs its surface, which leads to wave formation and volumetric crushing of the liquid film.

Возможен вариант, когда в центральном сердечнике 7, в средней его части, выполнена проточка, которая совместно с кольцевым зазором 10 между соплом и центральным сердечником 7 образует карман 16, который соединен через перегородку 18 с дополнительным кольцевым зазором 17, жидкость из которого поступает в пленочном режиме на внутреннюю поверхность сплошного диффузора 15, образуя при этом разделенный перегородкой 18 двухфазный поток распыляемой жидкости.A variant is possible when a groove is made in the central core 7, in its middle part, which together with the annular gap 10 between the nozzle and the central core 7 forms a pocket 16, which is connected through the partition 18 with an additional annular gap 17, the liquid from which flows into the film mode on the inner surface of the continuous diffuser 15, while forming a two-phase stream of atomized liquid separated by a partition 18.

Возможен вариант, когда в рассекателе 12, осесимметрично центральному отверстию 9 центрального сердечника 7, установлен обтекатель 14, выполненный в виде полого конуса, с внутренней резонансной полостью 19, соединенной, по крайней мере, с двумя резонансными отверстиями 20, выполненными в образующейся стенке обтекателя 14, при этом полость 19 является резонансной полостью образованного резонатора Гельмгольца, а резонансные отверстия 20 выполняют функцию горловин резонатора Гельмгольца, настраиваемого на требуемую частоту колебаний для получения более мелкодисперсного двухфазного потока жидкости.A variant is possible when in the divider 12, axisymmetrically to the central hole 9 of the central core 7, a fairing 14 is installed, made in the form of a hollow cone, with an internal resonant cavity 19 connected to at least two resonant holes 20, made in the formed wall of the fairing 14 , while the cavity 19 is the resonance cavity of the formed Helmholtz resonator, and the resonant holes 20 function as the necks of the Helmholtz resonator, tuned to the desired oscillation frequency to obtain a finely divided two-phase fluid flow.

Claims

An acoustic nozzle containing a hollow body with a nozzle and a central core, the body is made with a channel for supplying fluid and contains a coaxial sleeve rigidly connected to it with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical stage of which is connected by a threaded connection with, coaxial with it, a Central core having a Central hole and installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve, while the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, the annular cavity being connected to the channel of the housing for supplying liquid to the central core, in its lower part, the atomizer is rigidly attached, made in the form of a truncated cone, coaxial with the central hole of the core and attached with its upper base to the base the core of the core, and to the lower base of the truncated cone through at least three spokes, a divider is attached, which is made in the form of an end round plate, the edges of which are bent towards the annular gap, and on the outer side surface of the truncated cone there are screw grooves, characterized in that in the divider, which is attached to the lower base of the truncated cone by means of at least three spokes and made in the form of an end circular plate, the edges of which are bent towards the annular gap A throttle hole is made axisymmetrically to the central hole of the central core, and an external solid diffuser is coaxially attached to the central core rigidly connected to the upper cylindrical stage of the two-stage nozzle sleeve so that the output section of the annular gap connected at least to three radial channels made in a two-stage nozzle sleeve, while in the central core, in its middle part, a groove is made, which together with the rings With a gap between the nozzle and the central core, it forms a pocket, which is connected through a baffle with an additional annular gap, the liquid from which flows in film mode onto the inner surface of the continuous diffuser, forming a two-phase stream of sprayed liquid divided by the baffle, and in the divider, axisymmetrically to the central opening core, a cowl mounted in the form of a hollow cone with an internal resonant cavity connected to at least two resonant ports defined in the wall of the radome produced, wherein the cavity is a resonant cavity formed by the Helmholtz resonator, and the resonance holes function as the necks of the Helmholtz resonator tuned to the desired frequency of oscillation to obtain a fine two-phase liquid flow.