устройство для диспергирования жидкости

Формула изобретения

1. Устройство для диспергирования жидкости, содержащее конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, образующим вакуумную камеру, профилированные кольца нарастающего диаметра и кавитационный стержень, расположенный по оси сопла с возможностью регулирования в продольном направлении, выполненный с торцевой площадкой, которая размещена в плоскости внутреннего выходного сечения сопла против потока, при этом по краям сопла и насадка выполнены проточки, образующие вакуумные кольцевые зоны, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено регулировочным штоком, в котором с возможностью замены закреплен кавитационный стержень, форма торцевой площадки которого зависит от требуемой степени интенсификации процесса кавитации, при этом регулировка режима диспергирования осуществляется посредством узла регулирования, жестко закрепленного в выходном сечении устройства, а на наружной поверхности сопла выполнена резьба, по которой перемещается цилиндрический насадок, обеспечивающий возможность регулирования работы устройства путем изменения объема вакуумной камеры с одновременным изменением геометрии расположения профилированных колец нарастающего по потоку диаметра, которые закреплены на наружной поверхности перемещаемого цилиндрического насадка, а на внутренней кромке внешнего выходного сечения сопла дополнительно установлено кавитационное кольцо плохообтекаемой формы, сужающее диаметр этого сечения до величины, равной 0,8 первоначального диаметра внешнего выходного сечения сопла.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кавитационный стержень может иметь различный диаметр, а форма его торцевой площадки может быть плоской, вогнутой или любой другой в зависимости от требуемой степени интенсификации процесса кавитации, при этом ее оптимальный размер составляет 0,1-0,45 диаметра внутреннего выходного сечения сопла.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кавитационное кольцо выполнено в виде плоской кольцевой пружины и расположено во внутренней кольцевой проточке кромки внешнего выходного сечения сопла с возможностью его замены.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к жидкостным распылительным устройствам эжекционного типа, где эжектирующей средой является жидкость, а эжектируемой средой - газ, и может быть использовано в энергетике при сжигании жидкого топлива, в водоснабжении при удалении двухвалентного железа из подземных вод, в системах аэрации для окисления бытовых сточных и близких к ним по составу вод, в кондиционировании при насыщении влагой обрабатываемого воздуха, при охлаждении воды в контурах оборотного водоснабжения, в противопожарной технике.

Известно устройство для диспергирования жидкости [1] , содержащее конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, образующим вакуумную камеру и профилированные кольца нарастающего по потоку диаметра. По краям сопла и насадка выполнены проточки, которые своими гранями образуют две вакуумные кольцевые зоны. Устройство снабжено кавитационным стержнем с плоской торцевой площадкой, установленной в плоскости внутреннего выходного сечения сопла по его оси против потока с возможностью перемещения стержня в осевом направлении с целью воздействия на процесс диспергирования и насыщения жидкости газом.

Кавитационный стержень удерживается крепежной шпилькой, имеющей изгиб под углом 90^o, выведенной наружу через отверстие в профилированном кольце и закрепленной на резьбе.

Недостатком данного устройства являются большая трудоемкость в случае замены износившихся кавитационных стержней и настройки на различные режимы диспергирования в зависимости от области применения, а крепежная шпилька искажала профиль скоростей струи жидкости на выходе из насадка.

Техническая задача, решаемая данным изобретением - повышение эффективности устройства за счет интенсификации процесса кавитации, расширение диапазона технического применения устройства, снижение трудоемкости пусконаладочных работ и эксплуатации, возможность быстрой перестройки на различные режимы диспергирования.

Поставленная задача решается тем, что устройство для диспергирования жидкости, содержащее конфузор, сопло с закрепленным на его наружной части насадком, образующим вакуумную камеру, профилированные кольца нарастающего диаметра и кавитационный стержень, расположенный по оси сопла с возможностью регулирования в продольном направлении, выполненный с торцевой площадкой, которая размещена в плоскости внутреннего выходного сечения сопла против потока, при этом по краям сопла и насадка выполнены проточки, образующие вакуумные кольцевые зоны, согласно изобретению оно дополнительно снабжено регулировочным штоком, в котором с возможностью замены закреплен кавитационный стержень, форма торцевой площадки которого зависит от требуемой степени интенсификации процесса кавитации, при этом регулировка режима диспергирования осуществляется посредством узла регулирования, жестко закрепленного в выходном сечении устройства, а на наружной поверхности сопла выполнена резьба, по которой перемещается цилиндрический насадок, обеспечивающий возможность регулирования работы устройства путем изменения объема вакуумной камеры с одновременным изменением геометрии расположения профилированных колец нарастающего по потоку диаметра, которые закреплены на наружной поверхности перемещаемого цилиндрического насадка, а на внутренней кромке внешнего выходного сечения сопла дополнительно установлено кавитационное кольцо плохообтекаемой формы, сужающее диаметр этого сечения до величины, равной 0,8 первоначального диаметра внешнего выходного сечения сопла. Кавитационный стержень может иметь различный диаметр, а форма его торцевой площадки может быть плоской, вогнутой или любой другой, в зависимости от требуемой степени интенсификации процесса кавитации, при этом ее оптимальный размер составляет 0,1-0,45 диаметра внутреннего выходного сечения сопла. Кавитационное кольцо выполнено в виде плоской кольцевой пружины и расположено во внутренней кольцевой проточке кромки внешнего выходного сечения сопла с возможностью его замены.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - узел крепления кавитационного кольца.

Устройство для диспергирования состоит из фланца 1, расположенного на входе в конфузор 2, сопла 3, по краю которого выполнена проточка 4. На внутренней кромке внешнего выходного сечения сопла в кольцевой проточке расположено кавитационное кольцо 14, представляющее собой плоскую кольцевую пружину, что позволяет менять его в случае необходимости. На сопловой части с помощью резьбы крепится цилиндрический насадок 5, который образует вакуумную камеру 6, причем по краю насадка выполнена проточка 7. Для увеличения объема рабочей камеры по наружному краю насадка 5 по ходу потока жидкости расположены профилированные кольца нарастающего диаметра 8. В плоскости внутреннего выходного сечения сопла по центру устанавливается кавитационный стержень 9, который крепится в узле замены кавитационных стержней А к регулировочному штоку 10, который, в свою очередь, является частью механизма регулирования Б, в который входит резьбовая втулка 11 с контрогайкой 12. Регулировочный шток 10 имеет снаружи профилированную головку под гаечный ключ. Механизм регулирования Б жестко с помощью скобы 13 крепится к наружному профилированному кольцу 8. Устройство для диспергирования жидкости снабжено комплектом сменных кавитационных стержней с различными диаметрами и формой торцевой площадки.

Устройство для диспергирования жидкости работает следующим образом.

Жидкость с избыточным давлением поступает в конфузор 2, где происходит увеличение ее скорости. Из конфузора 2 жидкость попадает в сопловую часть 3, где выравнивается профиль скоростей. При выходе из сопловой части струя жидкости встречает преграду - торцевую плохо обтекаемую площадку кавитационного стержня 9. Возникает гидродинамический процесс, называемый кавитацией, который возмущает поток жидкости, кроме этого, кавитационный стержень 9 перераспределяет центральную часть потока рабочей жидкости на периферийную зону, вовлекая в работу весь ее объем. В зоне проточки 4, выполненной по краю сопла, за счет энергии струи возникает вакуумная кольцевая зона. Разность парциального давления газа в струе и в разреженном пространстве вакуумной кольцевой зоны является причиной объемного вскипания газов, растворенных в жидкости, что приводит к разрушению целостности струи. На внутренней кромке внешнего выходного сечения сопла дополнительно установлено кавитационное кольцо 14 плохообтекаемой формы для интенсификации процесса кавитации. Максимальное сужение внешнего выходного сечения сопла за счет кавитационного кольца составляет 0,2 его диаметра. Вакуумная камера 6, образованная цилиндрическим насадком 5, и проточка 7, образующая вторую вакуумную кольцевую зону, завершают деструкцию объема движущейся жидкости, превращая ее в тонкодиспергированную фазу. Объем камер вакуумных кольцевых зон увеличен за счет изменения формы проточек в полтора раза по сравнению с прототипом, что повышает эффективность их работы. Далее происходит процесс насыщения потока тонкодиспергированной жидкости эжектируемым газом через щелевые окна, созданные профилированными кольцами нарастающего диаметра 8. Размеры камеры увеличиваются пропорционально объему образующейся жидкостно-газовой фазы. Перемещение кавитационного стержня вдоль оси сопла, размеры и форма его торцевой площадки влияют на режим диспергирования - качество жидкостно-газовой фазы.

Конструкция устройства для диспергирования жидкости предусматривает такую возможность, поскольку имеющийся узел замены кавитационных стержней позволяет легко подобрать и установить нужный из прилагаемого комплекта кавитационных стержней как по диаметру, так и по форме торцевой площадки - не только плоской, но, к примеру, и вогнутой сферической формы, а также произвести замену износившегося стержня.

Механизм регулирования Б размещен в удобном месте и позволяет менять режим кавитации и угол раскрытия факела диспергированной жидкости. Предусмотрена возможность регулирования работы вакуумной камеры 6 путем перемещения цилиндрического насадка 5 по резьбе на сопловой части 3 устройства для диспергирования жидкости.

Оптимальный диапазон рабочего давления жидкости составляет 0,4-2,5 МПа.

Данный тип устройства для диспергирования жидкости позволяет конструировать типоряд от короткофакельных широкоугольных до узконаправленных и дальнобойных. Весь указанный типоряд легко настраивается на любой режим диспергирования: токодисперсный (80-300 мкм), т. е. водяная пыль; среднедисперсный, т. е. мелкие капли; грубодисперсный, т. е. капли и струи.

Эти факторы и обеспечивают достижение поставленного технического результата.

Источники информации

1. Заявка N 2000102692/12. Устройство для диспергирования жидкости, пол. реш. от 27.07.2000 г. , RU 2159684 C1.