Ультразвуковая газодинамическая форсунка

(51) 01 3/04 (2006.01) 06 1/10 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ расширение диапазона генерируемых частот и повышение интенсивности ультразвукового воздействия на диспергируемый материал. Указанный результат достигается тем, что ультразвуковая газодинамическая форсунка содержит корпус и коаксиально установленную в нем втулку с центральным отверстием, коническая поверхность которой плотно прилегает к конической поверхности выходного отверстия корпуса, при этом в головке втулки нарезаны пазы,сообщающиеся с полостью корпуса и образующие отдельные сопла для прохода сжатого газа, а по оси корпуса в центральном отверстии втулки установлен стержень с образованием кольцевого канала для подвода диспергируемого материала,причем один конец стержня неподвижно закреплен,а другой конец выступает за наружный торец корпуса на длину, превышающую расстояние от торца корпуса до точки пересечения оси паза с поверхностью стержня, при этом сечение паза выполнено расширяющимся.(72) Зейфман Валентин Маркович Найманбаев Мадали Абдуалиевич(57) Ультразвуковая газодинамическая форсунка относится к устройствам для распыления однородных жидкостей, эмульсий и суспензий путем воздействия на них струями сжатого газа,преимущественно воздуха,и может быть использована в различных отраслях промышленности, преимущественно в энергетике,например для диспергирования жидкого топлива и водоугольных суспензий, и в металлургии,например для диспергирования рудных пульп. Достигаемым техническим результатом предлагаемой полезной модели является Полезная модель относится к устройствам для распыления однородных жидкостей, эмульсий и суспензий путем воздействия на них струями сжатого газа, преимущественно воздуха, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, предпочтительно в энергетике,например для диспергирования жидкого топлива и водоугольных суспензий, и в металлургии,например для диспергирования рудных пульп. Известен газоструйный акустический диспергатор (Инновационный патент РК 24681,опубл.17.10.2011, бюл.10), содержащий корпус и коаксиально установленную в нем втулку с центральным отверстием, коническая поверхность которой плотно прилегает к конической поверхности выходного отверстия корпуса, при этом в головке втулки нарезаны прямолинейные пазы, сообщающиеся с полостью корпуса и образующие отдельные сопла для прохода сжатого газа, а по оси корпуса в центральном отверстии втулки установлен стержень с образованием кольцевого канала для подвода диспергируемого материала, причем один конец стержня неподвижно закреплен, а другой конец выступает за наружный торец корпуса на длину, превышающую расстояние от торца корпуса до точки пересечения оси паза с поверхностью стержня. Из описания изобретения и чертежей к патенту этого устройства следует, что пазы, нарезанные в головке втулки, имеют постоянное сечение, что является недостатком данного технического решения, так как, согласно первому началу термодинамики, при истечении газа через такое сопло не обеспечивается возможность достижения скоростей выше критической (скорости звука), что ограничивает диапазон генерируемых частот и интенсивности ультразвукового воздействия на диспергируемый материал. Достигаемым техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение диапазона генерируемых частот и повышение интенсивности ультразвукового воздействия на диспергируемый материал,преимущественно жидкого топлива, водоугольных и рудных суспензий. Указанный результат достигается конструкцией ультразвуковой газодинамической форсунки,содержащей корпус и коаксиально установленную в нем втулку с центральным отверстием, коническая поверхность которой плотно прилегает к конической поверхности выходного отверстия корпуса, при этом в головке втулки нарезаны пазы,сообщающиеся с полостью корпуса и образующие отдельные сопла для прохода сжатого газа, а по оси корпуса в центральном отверстии втулки установлен стержень с образованием кольцевого канала для подвода диспергируемого материала,причем один конец стержня неподвижно закреплен,а другой конец выступает за наружный торец корпуса на длину, превышающую расстояние от торца корпуса до точки пересечения оси паза с поверхностью стержня, при этом сечение паза выполнено расширяющимся. Сущность полезной модели заключается в следующем. Диспергирование жидкого топлива и суспензий форсункой происходит благодаря совместному интенсивному воздействию на диспергируемый материал аэродинамических сил и акустических высокочастотных колебаний газа. При взаимодействии с плотным потоком акустической энергии образовавшиеся капли и твердые частицы сами приобретают высокочастотные колебания, в результате чего происходит дополнительное более тонкое диспергирование капель. Кроме того,твердые частицы испытывают кавитационное воздействие, способствующее их разупрочнению и измельчению. Добиться более высокой степени диспергирования возможно путем увеличения скоростей истечения газа выше критических. В предлагаемом устройстве такая возможность предусмотрена путем выполнения пазов в головке втулки расширяющимися. Как известно, при истечении сжатого газа через расширяющееся сопло перепад его давлений используется полностью, чем обеспечивается достижение скоростей выше критических. При торможении сверхзвукового потока центральным стержнем в результате диссипации энергии возникают более высокочастотные колебания газа, приводящие к более тонкому диспергированию материала. На фиг.1 показан общий вид ультразвуковой газодинамической форсунки, продольный разрез, на фиг.2 - втулка, вид сбоку и продольный разрез, на фиг.3- вид А на фиг.1. Газоструйная акустическая форсунка содержит корпус 1, в котором коаксиально установлена конусная втулка 2 с центральным отверстием 3. Коническая поверхность 4 втулки 2 плотно прилегает к конической поверхности выходного отверстия корпуса 1. В головке втулки нарезаны пазы 5, которые сообщаются с полостью 6 корпуса и образуют отдельные сопла для прохода сжатого газа. По оси корпуса в центральном отверстии 3 установлен стержень 7 с образованием между ним и втулкой 2 кольцевого канала 8 для подвода диспергируемого материала. Стержень 7 выступает за наружный торец корпуса на длину,превышающую расстояние от торца до точки а пересечения оси паза 5 с поверхностью стержня, при этом сечение паза выполнено расширяющимся. Ультразвуковая газодинамическая форсунка работает следующим образом. В полость 6 корпуса подают под давлением газ, преимущественно сжатый воздух, который поступает в пазы 5,нарезанные в головке втулки 2, а диспергируемый материал подают в кольцевой канал 8 (линии подвода газа и диспергируемого материала не показаны). Струи газа,вытекающие со сверхзвуковой скоростью из пазов 5, направлены на центральный стержень 7 под острым углом, что обеспечивает при отражении от поверности стержня возникновение у каждой струи осциллирующего скачка уплотнения и таким образом преобразование кинетической энергии газа в акустические колебания с минимальными диссипативными потерями энергии. Вся система скачков уплотнения создает плотный поток акустической энергии,взаимодействующий с диспергируемым материалом, истекающим из кольцевого канала 8 вдоль стержня 7. В то же время выходящие струи газа создают вокруг кольцевого канала область относительного разрежения,которое,распространяясь по каналу,способствует равномерному распределению массы диспергируемого материала по поверхности центрального стержня. Выбором длины и угла конусности расширяющейся части паза достигается необходимая частота, интенсивность генерируемого акустического излучения и степень диспергирования материала. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Ультразвуковая газодинамическая форсунка,содержащая корпус и коаксиально установленную в нем конусную втулку с центральным отверстием,коническая поверхность которой плотно прилегает к конической поверхности выходного отверстия корпуса, при этом в головке втулки нарезаны пазы,сообщающиеся с полостью корпуса и образующие отдельные сопла для прохода сжатого газа, а по оси корпуса в центральном отверстии втулки установлен стержень с образованием кольцевого канала для подвода диспергируемого материала,причем один конец стержня неподвижно закреплен,а другой конец выступает за наружный торец корпуса на длину, превышающую расстояние от торца корпуса до точки пересечения оси паза с поверхностью стержня, отличающаяся тем, что сечение паза выполнено расширяющимся.