Спосіб і пристрій для одержання факела стійкого аерозолю

Винахід відноситься до техніки диспергування рідини та твердого матеріалу і може бути використаний для одержання тонкодисперсного аерозолю в різних галузях промисловості, сільському господарстві та тушіння пожеж. Відомий пристрій для імпульсної подачі і мілко дисперсного розпилу речовин (пат РФ № 2144403, 2000р.). Але цей пристрій не забезпечує одержання факела стійкого аерозолю. Відомий спосіб для утворення аерозолю (див. заявку РФ № 99108452/ 12, 2001 р., МІЖ 7 В01 F 3/06), який включає утворення аерозолю із псевдозрідженого шару в камері направленням потоку текучого середовища вниз на верхню сторону щільного шару так, що частина шару на його верхній стороні псевдозріджується і утворює аерозоль, змінюють форму, розмір і положення вхідного сопла для потоку текучого середовища. Недоліком відомого способу є те, що в ньому не забезпечується однорідне подрібнення рідини на краплі та одержання факелу аерозолю. Відомий пристрій для утворення аерозолю [див. заявку РФ № 99108452/ 12, 2001 р., МПК 7 В01 F 3/06], який містить камеру з псевдозрідженим шаром і засобом для утворення потоку повітря зверху на верхню сторону шару так, щоб забезпечити часткове псевдозрідження з верхньої сторони, камера має один вхід і один вихід для потоку аерозолю, псевдо зріджений з допомогою текучого середовища під тиском. Недоліком відомого пристрою являється неможливість одержати в ньому однорідний по структурі стійкий аерозоль. Відомі спосіб одержання монодисперсного аерозолю і пристрій для його здійснення, вибраний в якості прототипу [див. пат. РФ № 2164827, 2001р. МПК 7 В 05 17/00, 7/12], який включає подачу рідини в акустичну форсунку, диспергування її і винесення у вигляді аерозолю в атмосферу, формування факела струменем повітря з підвищеним тиском із надзвукового сопла. Витрати рідини регулюють в самій форсунці, для чого її розганяють через тангенційні отвори в гільзі, підхоплюють, розбивають на краплі, які розганяють до значних швидкостей і подрібнюють об струмені повітря, що витікає із радіальних і осьових отворів гільзи, виносяться відцентровими силами із гільзи в полі ультразвукових хвиль, що генеруються стержньовим резонатором Гартмана. Недоліком відомого способу є те, що в ньому не забезпечується якісне однорідне подрібнення крапель рідини і одержання монодисперсного стійкого аерозолю, також мають місце значні енергетичні витрати, крім того, не вводяться тверді компоненти, що значно звужує область його використання. Відомий пристій для одержання монодисперсного аерозолю вибраний в якості прототипу [див. пат. РФ № 2164827, 2001р. МІЖ 7 В 05 17/00, 7/12], що має надзвукове сопло, з'єднане з нагнітачем повітря і форсунку, з'єднану з насосом рідини, яка має циліндричний корпус, що заглушений з одного кінця і в ньому гільзу і гвинт, кінець якого оснащений резонатором Гартмана. Відомий пристрій не забезпечує одержання монодисперсного аерозолю так як не забезпечується однорідне тонке подрібнення рідини в краплини, тому вони не можуть створити стійкий аерозоль. В основу першого із винаходів поставлена задача створення способу одержання факелу стійкого аерозолю, в якому шляхом обробки повітря і додатково введеного твердого матеріалу суміщеними вихровим і акустичним полем в вихровій камері, спрямовують суміш на обтікання аеродинамічне профільованих елементів вихрової камери і резонаторів і подачею в кавітаційний змішувач потоків з обтікачем, куди через регулюючий пристрій під тиском подається рідина, в якому за рахунок турбулізації газового і рідинного потоків здійснюється активне диспергування рідини на краплі відповідного розміру, інтенсивне змішування і виніс їх в атмосферу через регулююче сопло і за рахунок цього формування факелу стійкого аерозолю. В основу другого із групи винаходів поставлено задачу створення пристрою одержання факела стійкого аерозолю, в якому шляхом використання для одержання суміщених акустичного і вихрового поля вихрової камери з аеродинамічне профільованими елементами і тангенційно розташованими на боковій поверхні патрубками подачі стисненого повітря, суміщеними з резонаторами, а через сепаратор з допомогою патрубка - з кавітаційним змішувачем потоків, який містить обтікач і регулюючий пристрій подачі рідини та сопло відводу та формування факелу аерозолю, що дозволяє забезпечити більш тонке диспергування матеріалу і рідини та одержання факелу стійкого аерозолю. Перша поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання факела стійкого аерозолю, за яким диспергування рідини і винесення її у вигляді аерозолю в атмосферу струменем повітря з підвищеним тиском, розгін та розбиття на краплі і обробкою в полі звукових хвиль, згідно з винаходом, повітря і додатково введений твердий матеріал обробляється суміщеними вихровим і акустичним полями у вихровій камері при обтіканні аеродинамічне профільованих елементів вихрової камери і резонаторів, з'єднаних колектором, і направляють через перфорований сепаратор з допомогою патрубка в кавітаційний змішувач потоків з обтікачем, куди з допомогою регулюючого пристрою під тиском подають рідину, в якому за рахунок турбулізації пилогазового і рідинного потоків здійснюють інтенсивне змішування і активне диспергування рідини на краплі відповідно завданого розміру і винесення їх в атмосферу через регулююче сопло з формуванням факела стійкого аерозолю. Постадійні інтенсивна обробка повітря і твердого матеріалу суміщеними вихровим і акустичним полями в вихровій камері та рідини в кавітаційному змішувачі з обтікачем забезпечують інтенсивне змішування, активне диспергування на краплі необхідного розміру, винесення їх та формування тонкодисперсного факелу стійкого аерозолю. Обробка повітря і додатково введеного твердого матеріалу суміщеними вихровим і акустичним полями в вихровій камері забезпечує одержання високоякісної тонкодисперсної пилогазової суміші, що дозволяє одержувати факел стійкого аерозолю з твердими інгредієнтами. Активне диспергування рідини на краплі в кавітаційному змішувачі потоків з обтікачем забезпечує одержання краплин заданого розміру. Турбулізація пилогазового і рідинного потоків в кавітаційному змішувачі завдяки спеціальній конструкції обтікача і регулюючого сопла забезпечує інтенсивне змішування і формування необхідної довжини факела стійкого аерозолю, тобто досягається очікуваний технологічний результат. За рахунок одержання високоякісної тонкодисперсної пилогазової суміші повітря і додатково введеного твердого матеріалу в вихровій камері, активного диспергування рідини на краплі в кавітаційному змішувачі потоків з обтікачем, турбулізації та змішування пилогазового і рідинного потоків і їх винесення, формування та відведення через регулююче сопло в атмосферу забезпечується формування факела необхідної довжини тонкодисперсного стійкого аерозолю. Таким чином досягається очікуваний технічний результат. Друга поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для одержання факела стійкого аерозолю, що містить сопло, поєднане з нагнітачем повітря і резонатором, згідно з винаходом, додатково містить вихрову камеру з аеродинамічне профільованими елементами, яка має тангенційно розташовані на боковій поверхні патрубки подачі стисненого повітря суміщені з резонаторами, камера з'єднана через пристрій подачі з ємністю твердого матеріалу, а через сепаратор з допомогою патрубка з кавітаційним змішувачем пилогазового і рідинного потоків з обтікачем і регулюючими пристроями подачі рідини та соплом формування і відводу факела стійкого аерозолю в атмосферу. Виконання пристрою для одержання факела стійкого аерозолю у вигляді малогабаритної вихрової камери з аеродинамічне профільованими елементами і патрубками подачі повітря суміщеними з резонаторами, а через сепаратор з допомогою патрубка з'єднаної з кавітаційним змішувачем пилогазового і рідинного потоків з обтікачем та регулюючими пристроями і соплом дозволяє замість традиційно малоефективного обладнання створити нові високоефективні установки одержання факелу стійкого тонкодисперсного аерозолю з його довжиною і можливістю її регулювання і введенням різних твердих інгредієнтів, що значно розширить область використання цієї техніки. Спосіб одержання факелу стійкого аерозолю здійснюється на заявленому пристрої для одержання факелу стійкого аерозолю. Згідно з винаходом, що пропонується, спосіб одержання факелу стійкого аерозолю передбачає обробку повітря і додатково введеного матеріалу суміщеними вихровим і акустичним полями у вихровій камері, що дозволяє одержувати тонкодисперсну пилогазову суміш повітря і диспергованого матеріалу, з подальшою турбулізацією пилогазового і рідинного потоків та інтенсивним їх змішуванням. Постадійне активне диспергування рідини на краплі в кавітаційному змішувачі з обтікачем під дією складових сил високотурбулізованого потоку дозволяє одержувати краплини рідини відповідно завданого розміру. Турбулізація пилогазового і рідинного потоків в кавітаційному змішувачі з обтікачем спеціальної конструкції створює умови для активного їх змішування і формування факела стійкого тонкодисперсного аерозолю з інгредієнтами пиловидного твердого матеріалу із значно меншими енергетичними витратами в порівнянні з іншими способами, зокрема з прототипом. Приклад. Повітря з підвищеним тиском і додатково введений з ємності через пристрій подачі твердий матеріал направляли на обробку суміщеними вихровим і акустичним полем у вихровій камері, створеним тангенційним підводом стисненого повітря від нагнітача через патрубки - резонатори, спрямовували суміш на обтікання аеродинамічне профільованих елементів вихрової камери і резонаторів і через перфорований сепаратор з допомогою патрубка направляли в кавітаційний змішувач пилогазового і рідинного потоків з обтікачем, куди з допомогою регулюючих пристроїв подавали рідину, турбулізували пилогазовий і рідинний потоки, здійснювали інтенсивне змішування і активне диспергування рідини на краплі відповідного завданого розміру їх виніс, з допомогою регулюючого сопла формували і відводили факел стійкого аерозолю в атмосферу. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де зображені на фіг. 1 - схема пристрою одержання факелу стійкого аерозолю, на фіг. 2 - кавітаційний змішувач з пристроями подачі рідини, яка включає ємність твердого матеріалу 1 з регулюючим пристроєм його подачі 2, нагнітач повітря 3, вихрову камеру 4 з аеродинамічне профільованими елементами 5 та патрубками подачі стисненого повітря суміщеними з резонаторами 6, які з'єднані колектором 7, та сепаратором 8, з'єднану з допомогою патрубка 9 з кавітаційним змішувачем пилогазового і рідинного потоків 10 з обтікачем 11, ємностями рідини 12, регулюючими пристроями подачі рідини 13 та соплом 14 формування факелу 15 та відводу стійкого аерозолю. Пристрій для одержання факелу стійкого аерозолю працює наступним чином. Твердий матеріал подається в ємність 1, звідки через регулюючий пристрій 2 поступає у вихрову камеру 4, куди через патрубки, суміщені з резонаторами 6 подається нагнітачем 3 в колектор 7 повітря, де воно і додатково введений матеріал обробляються суміщеними вихровим і акустичними полями, які утворюються при обтіканні аеродинамічне профільованих елементів 5 вихрової камери 4 і резонаторів 6 з одержанням тонкодисперсної пилогазової суміші, яка через сепаратор 8 і патрубок 9 направляється в кавітаційний змішувач 10 з обтікачем 11, куди з ємності рідини 12 з допомогою регулюючих пристроїв 13 під тиском подається рідина, де здійснюється активне диспергування рідини на краплі, турбулізація пилогазового і рідинного потоків, інтенсивне змішування з одержанням краплин відповідного завданого розміру і їх виніс, формування з допомогою регулюючого сопла 14 та відводу факелу 15 тонкогодисперсного стійкого аерозолю в атмосферу. Таким чином, заявлений спосіб і пристрій для одержання факелу стійкого аерозолю дозволяють здійснити принципово новий спосіб в високотурбулізованому суміщеному вихровому і акустичному полі вихрової камери і кавітаційному змішувачі пилогазовий і рідинних потоків з одержанням факела тонкогодисперсного стійкого аерозолю з необхідними для різного призначення інгредієнтами твердого матеріалу із значно меншими енергетичними витратами.