электростатический распылитель

Формула изобретения

Электростатический распылитель, содержащий корпус с индуцирующим электродом и установленным коаксиально в нем заземленным электродом, которые образуют обращенными одна к другой поверхностями кольцевое распылительное сопло, сообщенное с каналом подачи жидкости, и охватывающим последний каналом подачи газа, причем заземленный электрод выполнен со сквозным осевым отверстием, соединенным с источником подачи газа, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным источником питания и соединенной с ним обмоткой, витки которой выполнены из покрытого изоляцией провода, а на поверхности индуцирующего электрода, образующей кольцевое распылительное сопло, выполнены пазы под витки обмотки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области техники высоких напряжений, в частности электронно-ионной технологии, и применяется для борьбы с локальными пылевыбросами, для снижения запыленности рабочих помещений, в технологических процессах для интенсификации массообмена. Устройство может быть использовано в промышленности.

Известны электростатические распылители, включающие корпус с расположенными в нем каналами подачи жидкости и газа, высоковольтный и заземленный электроды, которые образуют распылительное сопло [1, 2] Недостаток этих устройств заключается в том, что при больших расходах жидкости получаемый аэрозоль имеет большие размеры, и величина выносимого на каплях жидкости удельного заряда мала.

Известен электростатический распылитель, содержащий корпус с индуцирующим и установленным в нем коаксиально заземленным электродами, образующими обращенными друг к другу поверхностями кольцевое распылительное сопло, сообщающееся с каналом подачи жидкости, и охватывающим последний каналом подачи газа, и выполненное по оси заземленного электрода сквозное отверстие, сообщающееся с источником подачи газа [3] Недостатком данного распылителя является то, что при больших расходах диспергируемой жидкости, в частности магнитной жидкости, для получения мелкодисперсного, достаточно хорошо заряженного аэрозоля, необходима дополнительная подача газа в распылитель. Это сопряжено с повышенным уровнем энергозатрат. В противном случае получаемый аэрозоль является крупнодисперсным и эффективность его зарядки невелика.

Цель предлагаемого изобретения повышение эффективности диспергирования и обеспечение зарядки магнитных жидкостей.

Указанная цель достигается тем, что в электростатическом распылителе, содержащем корпус с индуцирующим и установленным в нем коаксиально заземленным электродами, образующими обращенными друг к другу поверхностями кольцевое распылительное сопло, сообщающееся с каналом подачи жидкости, и охватывающим последний каналом подачи газа, и выполненное по оси заземленного электрода сквозное отверстие, сообщающееся с источником подачи газа, на поверхности индуцирующего электрода, образующей кольцевое распылительное сопло, выполнены пазы, в которые уложены витки обмотки, выполненной из покрытого изоляцией провода и подсоединенной к дополнительному источнику питания.

Выполнение поверхности индуцирующего электрода с пазами и укладка в эти пазы обмотки, подсоединенной к дополнительному источнику питания, позволяет наряду с электрическим создать в распылительном сопле и магнитное поле. При этом, пропуская через обмотку ток различной величины, мы можем тем самым варьировать величину напряженности магнитного поля в сопле. Учитывая, что поверхность магнитной жидкости неустойчива во внешнем магнитном поле, изменение напряженности этого поля позволяет интенсифицировать процесс волнообразования на поверхности диспергируемой пленки магнитной жидкости. В результате этого амплитуда волн увеличивается, и как следствие, растет напряженность электрического поля на гребнях волн. За счет этого срываемые с гребней волн капли жидкости приобретают больший по величине удельный электрический заряд, т. е. повышается интенсивность зарядки магнитной жидкости. Благодаря тому, что жидкость срывается с гребней волн внутри распылительного сопла, где скорость газового потока максимальна, образующийся аэрозоль получается более мелкодисперсным, т. е. повышается эффективность диспергирования жидкости. В просмотренных источниках литературы подобного отличительного признака обнаружено не было. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями и может быть охарактеризовано как изобретение.

На чертеже представлен разрез предлагаемого электростатического распылителя.

Электростатический распылитель содержит диэлектрический корпус 1. Осесимметричное распылительное сопло образовано индуцирующим 2 и заземленным 3 электродами. Подача распыливающего газа осуществляется по каналу 4, жидкость подается по продольным отверстиям 5, выполненным в держателе 6 заземленного электрода 3. Осевое сквозное отверстие в заземленном электроде 3 соединено с патрубком дополнительной подачи газа 7. Высокое напряжение на индуцирующий электрод 2 подается от высоковольтного источника питания 8. На поверхности индуцирующего электрода 2 выполнены пазы 9, в которые уложены витки обмотки 10, подсоединенные к выводам дополнительного источника питания 11.

Электростатический распылитель работает следующим образом. Распыливаемая магнитная жидкость подается по продольным отверстиям 5 и вытекает на поверхность заземленного электрода 3 в виде пленки. Взаимодействуя с высокоскоростным потоком газа, подаваемым по каналу 4, она турбулизируется. На ее поверхности возникают волны, с гребней которых происходит срыв части жидкости внутри распылительного сопла. Оставшаяся часть магнитной жидкости дробится во внешней зоне распылителя. Так как дробление происходит в межэлектродном промежутке распылительного сопла в электрическом поле, которое создается при подаче напряжения от источника питания 8 на индуцирующий электрод 2, образующиеся капли получаются электрически заряженными. При пропускании электрического тока через витки обмотки 10 от источника питания 11 в сопле возникает магнитное поле. При этом, варьируя величину тока через обмотку, мы можем изменять величину тока через обмотку, можем изменять величину напряженности магнитного поля, делая его более "сильным" или более "слабым", что определяется условиями процесса диспергирования жидкости. За счет неустойчивости поверхности пленки магнитной жидкости во внешнем магнитном поле амплитуда волн на поверхности пленки увеличивается. Следует отметить, что магнитные жидкости являются хорошо проводящими жидкостями, вследствие чего амплитуда волн может варьироваться и благодаря изменению величины напряженности электрического поля. Следовательно, в результате совместного наложения электрического и магнитного полей в распылительном сопле усиливается процесс турбулизации поверхности диспергируемой жидкости, что приводит к получению более мелкодисперсного аэрозоля, так как увеличивается объем жидкости, срываемой внутри распылительного сопла. При этом получаемый аэрозоль за счет наличия электрического поля получается электрически заряженным.

Повышение эффективности диспергирования магнитных жидкостей при одновременном обеспечении их зарядки подтверждается результатами экспериментальных исследований. При проведении экспериментов витки укладываемой в пазы обмотки были покрыты слоем изоляции. Это обеспечивает нормальную работу распылителя, поскольку, с одной стороны, витки обмотки изолированы от высоковольтного электрода, с другой стороны, от возможности электрического пробоя при попадании капель жидкости между витками провода за счет намокания поверхности индуцирующего электрода. Регулирование величины тока, пропускаемого через обмотку, позволило варьировать размеры образующихся капель аэрозоля. Это было зарегистрировано с помощью оптического метода измерения размеров капель. Однако следует отметить, что это изменение размеров образующихся капель составляет 12-17% поскольку силы электрического и магнитного полей слабее сил гидрогазодинамического взаимодействия газового и жидкостного потоков. Однако изменение размеров капель и увеличение тока выноса электростатического распылителя было получено, что свидетельствует о работоспособности предложенной конструкции электростатического распылителя.

Таким образом, из вышесказанного следует, что предложенный электростатический распылитель по сравнению с распылителем-прототипом позволяет повысить эффективность диспергирования и обеспечивает зарядку магнитных жидкостей при их распыливании.