распылитель для тепловлажностной обработки воздуха

Формула изобретения

1. Распылитель для тепловлажностной обработки воздуха, содержащий коллектор, на выходе из которого установлена по меньшей мере одна пружина с заглушкой на свободном конце, отличающийся тем, что введено устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки по оси пружины.

2. Распылитель по п.1, отличающийся тем, что устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки размещено в полости пружины.

3. Распылитель по п.1, отличающийся тем, что устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки размещено вне полости пружины со стороны заглушки или со стороны коллектора.

4. Распылитель по п.1, отличающийся тем, что устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки выполняет сама пружина, навитая из заглушенной трубки, полость которой соединена с устройством, создающим пульсирующее поле давления.

5. Распылитель по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки управляемо.

6. Распылитель по п.2, отличающийся тем, что устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки выполнено в виде клапана, седло которого установлено в коллекторе, а рабочий элемент кинематически связан с заглушкой.

7. Распылитель по п.6, отличающийся тем, что клапан тарельчатый.

8. Распылитель по п.6, отличающийся тем, что клапан конусный.

9. Распылитель по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что связь между заглушкой и клапаном упругая.

10. Распылитель по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что в коллекторе выполнены дополнительные каналы, связывающие полость коллектора с полостью пружины.

11. Распылитель по п.7, отличающийся тем, что дополнительные каналы выполнены в виде отверстий в тарельчатом клапане.

12. Распылитель по п.8, отличающийся тем, что дополнительные каналы выполнены в виде проточек на рабочих поверхностях конусного клапана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике кондиционирования воздуха и, в частности, может быть использовано для распыления жидких веществ в других отраслях промышленности и сельского хозяйства, а также в конструкциях декоративных фонтанов.

Известен распылитель для тепловлажностной обработки воздуха, содержащий коллектор, установленную на выходе из него пружину с примыкающими друг к другу витками и прикрепленную к свободному концу пружины заглушку (см., например, а.с. СССР №646150 от 1977 г.).

Работа этого распылителя не достаточно эффективна, так как при изменении давления жидкости в значительной мере изменяется степень распыления жидкости из-за малой жесткости пружины.

Известны также распылители, у которых различным образом увеличивается жесткость рабочей пружины или системы пружин (см., например, а.с. СССР №1502121, 1989 г., №150594, 1989 г., №1547852, 1990 г., №154960, 1989 г.). Эти распылители обеспечивают более стабильный диаметр факела распыла. Но при высоком давлении жидкости водяная пленка, истекаемая из распылителя, имеет винтовой вид и перекрывает весь объем камеры увлажнения, при этом увлажняемый воздух может проходить через камеру увлажнения только благодаря “прострела” факела распыла либо случайных неравномерностей в факеле. Это снижает эффективность работы всей системы увлажнения воздуха.

Лучшие параметры имеет распылитель, обеспечивающий дробление винтового факела распыла на струи за счет противоположного направления навивки основной и дополнительной пружины (см., например, а.с. СССР №1156744, кл. В 05 В 1/04, 1982 г.), который и выбран в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа относится неполное заполнение по объему камеры увлажнения распыливаемой жидкостью. При высоком давлении вся распыливаемая жидкость отбрасывается к стенкам камеры увлажнения и центральная часть камеры не заполнена распыливаемой жидкостью. Это приводит к тому, что воздух, проходящий через центральную часть камеры увлажнения, недостаточно увлажняется. Это снижает эффективность работы всей системы увлажнения воздуха.

Целью изобретения является повышение эффективности работы системы увлажнения воздуха за счет более полного заполнения пространства камеры увлажнения распиливаемой жидкостью.

Эта цель достигается тем, что в распылитель для тепловлажностной обработки воздуха, содержащий коллектор, на выходе из которого установлена одна или несколько пружин с заглушкой на свободном конце, введено устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки.

При таком выполнении распылителя появляется возможность обеспечения переменного “пульсирующего” во времени диаметра факела распыла. Это обеспечит более равномерное распределение распыливаемой жидкости по всему объему камеры увлажнения, что повысит эффективность работы системы увлажнения воздуха.

Устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки (механическое, гидравлическое, электрическое или других типов) может быть размещено в полости пружины либо вне ее со стороны заглушки или со стороны коллектора. Такое размещение и выбор типа устройства возвратно-поступательного перемещения заглушки определяются условиями компоновки всей системы увлажнения воздуха.

Следует отметить, что пульсирующий режим работы распылителя позволяет существенно повысить эффективность работы системы увлажнения воздуха даже при использовании одной пружины.

Функцию устройства возвратно-поступательного перемещения заглушки может выполнять сама пружина при специальном конструктивном ее исполнении. Например, пружина может быть выполнена в виде заглушенной с одного конца трубки, полость которой соединена с устройством, создающим пульсирующее поле давления.

В этом случае изменение диаметра факела распыла осуществляется путем изменения зазора между витками пружины за счет изменения давления в полости трубки.

Пружина также может быть изготовлена из магнитострикционного материала. При воздействии на пружину переменного магнитного поля происходит изменение зазора между витками пружины, а следовательно, изменение параметров факела распыла.

Выбор одного из этих вариантов возвратно-поступательного перемещения заглушки также определяется условиями компоновки всей системы увлажнения воздуха.

Устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки может быть управляемо, что позволяет осуществлять настройку и оптимизацию распылителя при работе.

Устройство возвратно-поступательного перемещения заглушки в простейшем виде может быть выполнено в виде тарельчатого или конусного клапана, седло которого установлено в коллекторе, а рабочий элемент кинематически связан с заглушкой.

При таком выполнении устройства при максимальном смещении заглушки закрывается клапан. Это приводит к стравливанию жидкости из пружины 3 и под действием силы упругости пружины 3 клапан открывается. При соответствующей настройке системы создаются автоколебания заглушки, а это, в свою очередь, обеспечивает пульсирующий факел распыла. Использование конусного клапана будет способствовать ограничению радиальных перемещений заглушки.

Связь рабочего элемента клапана с заглушкой может быть выполнена упругой.

Упругая связь рабочего элемента клапана с заглушкой позволяет проще производить настройку автоколебательного режима системы клапан - заглушка. Упругая связь конструктивно может быть выполнена в виде упругого стержня либо в виде жесткого стержня, связь которого с заглушкой может осуществляться через один или несколько упругих элементов. При использовании 2-х и более упругих элементов жесткости их могут быть как одинаковыми, так и различными. Наличие нескольких упругих элементов позволяет дополнительно упростить настройку автоколебательного режима работы системы, а также существенно уменьшить ударные нагрузки в системе клапан - связь - заглушка.

В коллекторе могут быть выполнены дополнительные каналы, связывающие полость коллектора с полостью пружины. Причем расход жидкости через эти каналы может составлять до двадцати процентов от общего расхода жидкости через распылитель.

Такое техническое решение позволяет даже при полном закрытии клапана обеспечить постоянный небольшой расход распыливаемой жидкости, что способствует выравниванию давлений до и после клапана и предотвращает “залипание” клапана из-за низкого давления в полости пружины, т.е. увеличивает стабильность работы распылителя. Кроме того, это позволяет дополнительно уменьшить ударные нагрузки в системе клапан - связь - заглушка.

Такой же технический результат можно достичь путем выполнения отверстий в седле или в рабочем элементе тарельчатого клапана или проточек на рабочих поверхностях конусного клапана или седла, или клапана и седла.

На фиг.1 изображена принципиальная схема распылителя для тепловлажностной обработки воздуха с устройством возвратно-поступательного перемещения заглушки в виде кривошипно-ползунного механизма, на фиг.2 - вариант схемы распылителя с пружиной, выполненной в виде полой трубки, на фиг.3 - вариант распылителя с устройством возвратно-поступательного перемещения заглушки в виде конусного клапана, на фиг.4 - вариант схемы распылителя с тарельчатым клапаном, на фиг.5 - вариант схемы распылителя с упругой связью клапана и заглушки в виде стержня и двух пружин.

Распылитель для тепловлажностной обработки воздуха (фиг.1) содержит коллектор 1, заглушку 2 и соединяющую их пружину растяжения 3. Устройство перемещения заглушки 2 может представлять, например, кривошипно-ползунный механизм, включающий в себя кривошип 4, шатун 5 и ползун 6, жестко связанный с заглушкой 2.

Устройство работает следующим образом. Распыливаемая жидкость под давлением подается в коллектор 1, проходит между витками пружины 3 и выбрасывается наружу. При вращении кривошипа 4 происходит возвратно-поступательное перемещение заглушки 2, а следовательно, растяжение и сжатие пружины 3. В результате этого меняется величина зазора между витками пружины 3 и обеспечивается переменный “пульсирующий” во времени диаметр факела распыла.

Распылитель, изображенный на фиг.2, отличается от вышеописанного тем, что пружина 3 навита из заглушенной с одного конца трубки. Полость трубки соединена с устройством 7, создающим пульсирующее давление.

Устройство работает следующим образом. При повышении давления в полости витков пружины 3 витки разворачиваются, и величина зазора между витками увеличивается, а следовательно, изменяется диаметр факела распыла. При снижении давления происходит обратный процесс - уменьшение диаметра витков пружины 3, уменьшение зазора между витками пружины, что изменяет и диаметр факела распыла. Таким образом, при пульсирующем характере изменения давления в полости витков пружины диаметр факела распыла будет иметь переменную величину.

Распылитель, изображенный на фиг.3, отличается от изображенного на фиг.1 тем, что в коллекторе 1 установлен конусный клапан 8 с седлом 9, соединенный с заглушкой 2 при помощи стержня 10 с резьбой на свободном конце. Шток 10 ввинчивается в отверстие с резьбой в заглушке 2 и стопорится контргайкой. При настройке распылителя шток 10 можно выворачивать из заглушки 2 или вворачивать в нее.

Для обеспечения постоянного небольшого расхода распыливаемой жидкости через распылитель даже при полном закрытии клапана 8 в клапане 8 и седле 9 могут быть выполнены дополнительные каналы. Причем каналы могут быть выполнены в виде проточек 11 на рабочей поверхности седла 9, либо в виде проточек 12 на рабочей поверхности клапана 8, либо в виде проточек 11 и 12 на рабочих поверхностях седла 9 и клапана 8.

Устройство работает следующим образом. При подаче жидкости в коллектор пружина 3 разжимается, обеспечивая распыление жидкости. При этом конусный клапан 8, связанный с заглушкой 2, приближается к седлу 9 и при максимальном смещении заглушки 2 перекрывает подачу жидкости в полость пружины из коллектора 1. При этом жидкость из полости пружины 3 стравливается, давление там падает, пружина 3 сжимается, конусный клапан 8 открывается, и процесс начинается сначала. Таким образом, создаются автоколебания заглушки 2 с рабочим элементом клапана 8 и, следовательно, пульсирующий факел распыла. При наличии проточек 11 или 12 на рабочих поверхностях конусного клапана 8 или седла 9 обеспечивается постоянный небольшой расход распыливаемой жидкости даже при полностью закрытом клапане 8, что способствует выравниванию давлений до и после клапана и предотвращает “залипание” клапана из-за низкого давления в полости пружины, т.е. увеличивает стабильность работы распылителя. Кроме того, это позволяет дополнительно уменьшить ударные нагрузки в системе клапан - связь - заглушка.

Настройка параметров автоколебаний заглушки 2 осуществляется посредством изменения зазора между седлом 9 и клапаном 8 при помощи перемещения штока 10 относительно заглушки 2 с последующей фиксацией штока 10 относительно заглушки 2.

Устройство, изображенное на фиг.4, отличается от вышеописанного тем, что в коллекторе 1 установлен тарельчатый клапан 13 с седлом 14, соединенный с заглушкой при помощи упругого стержня 15. Кроме того, в коллекторе 1 или в самом клапане 13 могут быть выполнены дополнительные каналы в виде отверстий 16 или 17, соединяющие полость коллектора 1 с полостью пружины 3.

Работа устройства отличается от вышеописанного тем, что перемещение клапана 13 не будет полностью совпадать с перемещением заглушки 2 и автоколебательный процесс будет иметь иные параметры. Подбором жесткости упругого стержня 15 осуществляется настройка параметров автоколебательного процесса. Кроме того, наличие упругой связи 15 уменьшает ударные нагрузки в системе клапан - связь - заглушка.

Наличие отверстий 16 или 17 (или 16 и 17), связывающих полость коллектора 1 с полостью пружины 3, обеспечивает постоянный небольшой расход распыливаемой жидкости даже при полностью закрытом клапане 13, что способствует выравниванию давлений до и после клапана и предотвращает “залипание” клапана из-за низкого давления в полости пружины, т.е. увеличивает стабильность работы распылителя.

Устройство, изображенное на фиг.5, отличается от вышеописанного тем, что связь клапана 13 с заглушкой 2 выполнена посредством жесткого стержня 15, связанного с заглушкой 2 через один или два упругих элемента 18 и 19, которые имеют одинаковую или различную жесткость.

Работа устройства отличается от вышеописанного тем, что благодаря наличию дополнительных упругих элементов 18 и 19 система клапан - связь - заглушка - упругие элементы будет иметь несколько собственных частот колебаний, что позволит проще производить настройку автоколебательного режима работы системы.