Пневматична форсунка з індукційною електризацією краплин

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА С ИНДУКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРИЗАЦИЕЙ КАПЕЛЬ, содержащая корпус с конфузорным участком и каналами подачи жидкости 'и воздуха, сопло в виде диффузора. . центральный индуцирующий электрод и контакт заземления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, ч т о , с целью снижения энергозатрат процесса индукционной электризации жидкости, она снабжена охватывающей центральный индуцирующий электрод с кольцевым з а з о ром для прохода жидкости вставкой с конусным наконечником, размещенным в конфуэорном участке корпуса с образованием конической кольцевой сужающейся щели, сообщенной с каналом подачи воздуха, причем сопло выполнено из электропроводного материала, соединено с контактом заземления и охватывает центральный индуцирующий электрод, а вход сопла расположен в одной плоскости с выходом конфуэорного участка корпуса и концом конусного наконечника. 2 . Форсунка по п . 1 , о т л и ч а ю щ а я с я тем, что угол наклона оси симметрии конической кольцевой щели к оси форсунки 30-50°, а угол конусности диффузора - 12-18°, СЛ 1012995 Цель изобретения - снижение энерИзобретение относится к электрон-" гозатрат процесса индукционной элекно-ионной технологии, конкретнее к тризации жидкости. пневматическим форсункам для получеДля достижения этой цели пневмания электрически заряженных частиц тическая форсунка с индукционной жидкости в газовой среде и может применяться в медицине в системах кон5 электризацией капель, содержащая корпус с конфузорным участком и ка• диционирования воздуха барооперацнналами подачи жидкости и воздуха, онных камер, в химической промышленсопло в виде диффузора, центральный ности в системах очистки промышлениндуцирующий электрод и контакт заных газов и воздуха от взвешенных жидких частиц, при улавливании в элек- 10земления, снабжена охватывающей центральный индуцирующий электрод с тростатическом поле, для осаждения кольцевым зазором для прохода жидраспиливаемых жидких веществ на р а з кости вставкой с конусным наконечличные поверхности, для нейтрализаником, размещенным в конфузорном ции электростатических зарядов, например в авиации, 15 участке корпуса с образованием конической кольцевой сужающейся щели,' Известна форсунка с индукционной сообщенной с каналом подачи воздуэлектризацией капель жидкости, соха, причем сопло выполнено из электдержащая корпус, выполненный из ропроводного материала, соединено с электроизоляционного материала, с каналами для подачи жидкости и ежа20 контактом заземления и охватывает центральный индуцирующий электрод, того воздуха, центральный цилиндриа вход; сопла расположен в одной плосческий индуцирующий' электрод, устакости с выходом конфузорного участка новленные в нижней части индуцируюкорпуса и концом конусного наконечщего электрода съемные втулки для регулирования сечения воздушного кана« ника. ла, и съемный наконечник с резьбой Кроме того, угол наклона оси для регулирования расхода распыляесимметрии конической кольцевой щели мой жидкости £l ], к оси форсунки 30-50°, а угол конусности диффузора - 12-18°. Недостатком этого устройства я в ляется невысокая эффективность зарядНа фиг.1 изображена пневматичесО ки капель, так как значительная часть З кая форсунка с индукционной электричастиц распыляемой жидкости имеет зацией жидкости, общий вид, поперечэлектрический заряд, противоположный ный р а з р е з ; на фиг,2 — схема механизпо знаку основному заряду, что снижама индукционной зарядки капель жидет эффективность зарядки. Кроме т о г о, кости. подводимое к индуцирующему электроду 35 Пневматическая форсунка с индукцинапряжение составляет 600-1200 В (отонной электризацией жидкости содержит носительно высокий потенциал электрокорпус 1 из электроизоляционного мада) , что ограничивает возможность истериала, например фторопласта, с пользования известной форсунки,наприконфузорным участком и каналами 2 и мер, в медицине, в барокамерах в ус- 40 3 подачи соответственно жидкости и ловиях повышенного давления кислоровоздуха, сопло 4 в виде диффузора и да. центральный индуцирующий электрод 5 из нержавеющей стали, подсоединенный Наиболее близкой к предлагаемой посредством электроконтакта 6 к испо технической сущности к достигаемому результату является пневматичес-лс точнику напряжения (не показан). На индуцирующем электроде 5 выполнены кая форсунка с индукционной электрипродольные шлицевые паузы для равнозацией капель, содержащая корпус с мерной подачи жидкости. конфузорным участком и каналами подачи жидкости и воздуха, сопло в ви-_ Форсунка снабжена вставкой 7 с коде диффузора, центральный индуцирую- _ п нусным наконечником 8, выполненной ЇЦИЙ электрод и контакт заземления t-23из электроизоляционного материала, Недостатком известного устройства например фторопласта, и соединенной является то, что Б нем для осущест- . с корпусом 1 с помощью резьбового вления процесса электризации требусоединения. Вставка 7 охватывает ется подвод к индуцирующему центральцентральный индуцирующий электрод 5 ному электроду высокого потенциала " с кольцевым зазором 9 для прохода порядка 1-10 кБ, что обуславливает жидкости. Конусный наконечник 8 р а з необходимость применения дорогостоямещен в конфузорном участке корпущих и сложных в изготовлении источниса с образованием конической кольцеков высокого напряжения и повышает вой сужающейся юєли, сообщенной с каэнергоемкость устройства. В этом 60 налом 3 подачи воздуха через распределитель 10 воздуха или г а з а , выполустройстве факел заряженных частиц ненный в виде решетки из оргстекла с также не изолирован от поверхности круглымив отверстиями, служащей для насадкч, имеющей противоположный выравнивания скорости воздуха"по се-і знак, что приводит к непроизводительным энергозатратам. $5 чению канала. Сопло 4 выполнено из 1012995 электропроводного материала, наприкой поверхностью сопла 4 имеет велимер нержавеющей стали, и соединено чину порядка 1-Ю чкм, поэтому малая с контактом 11 заземления. Сопло 4 величина потенциала между электродаохватывает центральный индуцирующий ми 20-30 В оказывается достаточной, электрод 5- Вход сопла 4 располочен чтобы обеспечить высокую напряжен'в одной плоскости с выходом конфуность электрического поля в зазоре зорного участка корпуса и концом между концом еще не оторвавшейся от поконусного наконечника Э. верхности центрального электрода водяной нити и конической поверхностью заУгол наклона оси симметрии кони1 земленного сопла 4 и произвести инческой кольцевой щели к оси форсунки выбран 30-50°, а угол конусности 10 дукционную электризацию капель глидкости. Кроме того, пограничный слой диффузора - 12-18°. Для подачи жидвоздуха, текущий вдоль конической кости и воздуха в форсунку предусмотповерхности сопла, ограничивает в рены соответственно штуцеры 12 и 13. ,сопле факел заряженных частиц жидкосФорсунка работает следующим обрати и препятствует их осаждению на зом, конической поверхности сопла 4. К индуцирующему электроду 5 подводится через электроконтакт 6 постоВыполнение угла наклона оси симянное напряжение от источника питаметрии конической кольцевой щели к ния типа ИЭПП-1, а через*электроконоси форсунки в пределах 30-50° и такт 11 сопло 4 заземляется. угла конусности диффузора сопла 12Распиливаемая жидкость (вода) под 20 18° является оптимальными с точки зрения обеспечения условий эффективдавлением поступает в итуцер 12 поданой 'индукционной зарядки капель жидчи жидкости и оттуда в канал 2 подачи кости в форсунке. При выполнении жидкости, обтекает+ центральный индуэтих углов, менее указанных величин, цирующий электрод 5 и поступает в пережимное сечение конфузорно-диффузор- 25 нарулаются условия отражения воздушного потока от поверхности централь|ного канала, образованного конфузорного индуцирующего электрода за пеным участком корпуса 1 и соплом 4. В режимным сечением, меняются условия это же сечение осуществляют подачу дробления жидкостной пленки на струи, сжатого воздуха через штуцер 13 и коническую кольцевую цель. Сжатый 30 'что влечет за собой увеличение зазовоздух, проходя через сужающуюся кора между струей жидкости и поверхническую кольцевую щель, пережимное ностью сопла 4. Это ведет к снижению сечение конфузорно-диффузорного кананапряженности электрического поля и ла и далее через сопло 4, создает к снижению эффективности индукционной разрежение в пережимном сечении и зарядки. подсасывает туда жидкость. Скорость 35 Превышение указанных величин углов воздуха в выходном сечении крническоспособствует созданию таких гидродиго кольцевого канала 10 регулируется намических условий дробления пленки перемещением корпуса 1 относительно жидкости на струи, при которых обравставки 7. зовавшиеся после распада струй заряженные капли жидкости прорываются чеСтекающая тонкой кольцевой пленрез пограничный спой воздуха, текущий кой по центральному индуцирующему вдоль конической поверхности сопла і, электроду 5 в пережимное сечение кони разряжаются, что также ухудшает усфузорно-диффузорного канала жидкость ловия индукционной зарядки. испытывает воздействие струи воздуха, 45 входяїде го в э то же сечепи е с большой Сопло 4 охватывает центральный инскоростью до 340 м/с под углом 30-50° дуцирующий электрод Ъ, что оьеспечик направлению движения пленки жидкосваєт при выполнении длины диффузора, ти. равной 1,5-2,5 диаметра центрального электрода 5, эффективную индукционную Воздух дробит пленку на струи в зарядку капель жидкости, движущихся пережимном сечении и, отражаясь под вдоль центрального электрода к вызсоуглом, равным углу падения струи возду сопла 4 f в диапазоне производительдуха на пленку жидкости, стекающуо ностей форсунки 15-250 кг/ч по распипо поверхности центрального индуцируливаемой жидкости. ющего электрода 5, захватывает Сіруи жидкости и вытягивает их в нити под В предлагаемой пневматической форуглом отражения вслед за отражє'лнкїм сунке с индукционной электризацией потоком воздуха в направлении коникапель распыливаемой жидкости достиг" ческой поверхности заземленного сопнута возможность снижения напряжения, ла 4. подаваемого на центральный индуцирующий электрод, до 20 Б (в известном Однако коснуться конической пораспылителе 1000 В), что позволяет верхно-ти сопла 4 нити жидкости не расширить область применения форсунмогут, так как вдопь поверхности ки в различных технологических просопла 4 течет пограничный слой газа цессах с применением электронно-^яонс высокой скоростью. Фактический за; ной технологии и использовать более , зор между нитями жидкости и коничес 1012995 дешевые и простые в работе источники 'напряжения (например, блок аккумуляторных б а т а р е й ) . Предлагаемая форсунка испытана при распиливании волн. Лиачетр цилиндрического центрального электрода ' ^ составляет 12, 10, б мм. Диаметр пережимного сечения конфуэорно-диффуэорного канала составляет 14, 12, 10 мм. Длина знффуэорной части сопла составляет от 1,5 до 2,5 диаметров '0 индуцирующего электрода 30, 2 5 , IS мм. Угол наклона оси симметрии конического кольцевого канала ^для прохода г а з а составляет 20, 30, 10, 50,60°. Угол конусности диффузора сопла составляет15 6, 10, 1 2 , 1 8 , 2 4 ° . Сечение канала 3 подачи гаэа выполнено размером неболее, чем в 2-2,5 раза превышающим размер конической кольцевой щели на выходе, т . е . соответственно 4 и22 мм 20 Фиг f или 3 и 1,5 мм. Испытания Лорсункн проводят в следующих интервалах и з менения режимных параметров: расход воды 15-250 к г / ч , расход воздуха, ino-180 м 3 / ч , давление распыляющего воздуха 0 , 2 - 0 , 6 МПа, напряжение на ц е п р т л ь н о м индуцирующем электроде 5 20-ьОО В, мощность, затрачиваемая на процесс индукционной электризации, 2 10~ ^-14 -10-3 Вт, средний диаметр к а пель при распыливанни форсункой 63,7 мкм. Результаты испытаний показывают, что предлагаемая форсунка с индукционной электриэацией жидкости по с р а в нению с известными обеспечивает большую до 2 50 кг/ч производительность по распылиэаемой жидкости при высокой" дисперсности заряженных капель жидкости и низком потенциале на индуцирующем электроде (20 В?. 1012995 Фиг 2 Составитель И.Волгина • ' Редактор н.Рогулич Техоед о.Неце Корректор Ю.Макаренко Заказ 2847/10 Тираж 687 ' Подписное ВНИИВД Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ' 113035, Москва, 54-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал П Т "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Ш