Відцентровий дюзоплівковий розпилювач

Реферат: Винахід належить до техніки розпилювання рідин, до пристроїв для формування факела з крапель розпорошеної рідини, і може бути використаний у кольоровій і чорній металургії, хімічній, нафтохімічній, мікробіологічній та інших галузях промисловості. Розпилювач містить привідний тарілчастий диск з вікнами в периферійній стінці і кришкою з пристроєм для подання розпалюваної рідини. У кожному вікні встановлена розпилююча вставка з дюзою і плівкоутворювачем з плівкоформуючою поверхнею. Внутрішня поверхня дюзи виконана у вигляді неправильних зрізаної піраміди або конуса з направляючою гранню, площина якої паралельна осі обертання диска і орієнтована у бік обертання розпилювача, причому вихідна частина кожної дюзи містить принаймні два сопла, розташованих уздовж плівкоформуючої поверхні плівкоутворювача на прямій, паралельній осі обертання розпилювача. Плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача виконана або в одній площині з направляючою гранню дюзи, або у вигляді циліндричної поверхні, орієнтованої у напрямі обертання розпилювача. Вихідна ділянка плівкоутворювача реалізована у формі вертикально розташованої щілини. Між вікном і розпилюючою вставкою встановлений опорний стакан. Вікна в периферійній стінці можуть бути розташовані в декілька рядів. Розпилювач оснащений співвісно розміщеним усередині тарілчастого диска завихрювачем рідини, а під кришкою і над нижньою основою тарілчастого диска встановлені захисні диски. UA 107852 C2 (12) UA 107852 C2 UA 107852 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до техніки розпилювання рідин, а саме до пристроїв для формування факела з крапель розпорошеної рідини, і може бути використаний у кольоровій і чорній металургії, хімічній, нафтохімічній, мікробіологічній та інших галузях промисловості. З літературних джерел (див. Пажи Д.Г., Корягин А.А., Ламм Э.Л. Распиливающие устройства в химической промышленности. – Москва: "Химия", 1975 р. - С. 158) відомий відцентровий розпилюючий пристрій у вигляді встановленого на валу обертання розпилюючого диска зі знімними дюзами, розміщеними в один або декілька рядів в отворах його периферійної циліндричної стінки - обичайки. Робоча рідина, надходячи у внутрішню порожнину диска, рухаючись під дією відцентрової сили по внутрішній поверхні обичайки у вигляді кільцевого шару, потрапляє в дюзи, притискується до їх задньої по ходу обертання диска стінки, набуваючи на виході із сопел в дюзі радіальну швидкість майже рівну тангенціальній швидкості вихідних точок дюзи. На виході з диска швидкість рідини векторно складається з тангенціальної та радіальної складових швидкості. До основних недоліків цього відомого технічного рішення-аналога слід віднести вкрай неоднорідний за розмірами крапель факел розпорошеної рідини і вузький факел розпилювання і відносно велике енергоспоживання. З рівня техніки відомий також відцентровий плівковий розпилювач (АС СРСР № 1811084, кл. В05В 3/02, опубл. 10.10.1992 p.), який містить привідний тарілчастий диск з вікнами в його периферійній стінці - обичайці, нижню основу, кришку з пристроєм для подачі всередину диска рідини, що підлягає розпилюванню, та розміщені у кожному вікні обичайки розпилюючі вставки, кожна з яких на вході містить дюзу з соплом, а на виході плівкоутворювач з плівкоформуючою поверхнею, яка має криволінійну форму. До недоліків цього відомого пристрою, вибраного як прототип, слід віднести недостатню внаслідок його конструктивних особливостей однорідність крапель рідини, яка розпилюється, що пов'язано з високим рівнем турбулентності при вході струменя рідини із дюзи на плівкоутворювач. До недоліків цього технічного рішення слід віднести також недостатню його питому продуктивність внаслідок того, що кожне з вікон обичайки оснащене дюзою тільки з одним соплом, а збільшення числа вікон за рахунок їх розташування в декілька рядів обмежена висотою обичайки розпилювача і погіршенням умов, руху шарів рідини, найбільш сприятливих для розпилювання плівок рідини в областях, розташованих на верхніх рядах розпилюючих вставок. Задачею, поставленою в основу пропонованого винаходу, є підвищення продуктивності розпилювача та якості розпилювання рідини. Поставлена задача вирішується тим, що у відцентровому плівковому розпилювачі, який містить привідний тарілчастий диск з вікнами в периферійній стінці - обичайці, нижню основу, кришку з пристроєм для подачі всередину диска рідини, що підлягає розпилюванню і розміщені в кожному вікні обичайки розпилюючі вставки, кожна з яких на вході містить дюзу з соплом, а на виході плівкоутворювач з плівкоформуючою поверхнею, згідно з винаходом, внутрішня поверхня вхідної частини розпилюючої вставки - дюзи виконана у вигляді неправильних зрізаних піраміди або конуса, усередині яких розташована направляюча грань, орієнтована паралельно осі обертання розпилювача та плавно з'єднана з плівкоформуючою поверхнею плівкоутворювача, а вихідна частина кожної дюзи містить принаймні два сопла, розташованих вздовж плівкоформуючої поверхні плівкоутворювача на прямій, паралельній вісі обертання розпилювача. Рішення поставленої задачі досягається також тим, що плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача розташована в одній площині з направляючою гранню дюз, а також і тим, що плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача виконана циліндричною із вигином у напрямі обертання тарілчастого диска. У конкретних варіантах вирішення поставленої задачі плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача виконана криволінійною зі знакозмінним вигином, а зовнішня поверхня розпилюючої вставки у перерізі вікна в обичайці диска, перпендикулярному площині обертання диска, виконана подовженої форми, наприклад у вигляді плоскопаралельного закругленого тіла або овалу, велика вісь яких паралельна осі обертання розпилювача. Зовнішня поверхня розпилюючої вставки може бути виконана у формі кругового циліндра, а у вікнах обичайки встановлені опорні стакани, в яких розміщені розпилюючі вставки, причому вікна обичайки виконані з кільцевими опорними виступами на їх вихідній частині, а зовнішні поверхні опорних стаканів для зчленування їх з внутрішніми поверхнями вікон виконані з відповідними ступінчастими вирізами на їх вихідній частині. Внутрішні поверхні опорних стаканів виконані або з внутрішніми опорними виступами на їх вихідній частині, а зовнішня поверхня розпилюючих вставок виконана із відповідними ступінчастими вирізами на їх вихідних частинах, або у формі зрізаного конуса, поверхня якого 1 UA 107852 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відповідає формі внутрішньої конічної поверхні опорного стакана. Дюза розпилюючої вставки та плівкоутворювач можуть бути виготовлені у вигляді окремих деталей. Розпилюючі вставки встановлені у вікнах тарілчастого диска так, що утворюють частини, які виступають над внутрішньою поверхнею обичайки. При цьому опорні стакани і розпилюючі вставки зафіксовані у вікнах обичайки та один відносно другого за допомогою фіксуючих пластинок або штифтів. Розпилювач оснащений також співвісно розміщеним усередині тарілчастого диска завихрювачем рідини, а під кришкою тарілчастого диска і над його нижньою основою встановлені захисні диски. Розміщення в кожному вікні обичайки розпилюючих вставок, кожна з яких на вході складається з дюзи, виконаної у вигляді неправильних зрізаних піраміди або конуса з направляючою гранню усередині дюзи, орієнтованою паралельно осі обертання розпилювача та плавно з'єднаною з плівкоформуючою поверхнею плівкоутворювача, а вихідна частина кожної дюзи містить принаймні два сопла, розташованих уздовж плівкоформуючої поверхні плівкоутворювача на прямій, паралельній осі обертання розпилювача, забезпечує високу продуктивність розпилювача і одночасно більш ефективне перетворення струменя рідини в тонку однорідну за товщиною плівку на виході з плівкоутворювача, чим досягається якісне подріблення (диспергування) плівки на більш дрібні та більш однорідні за розмірами краплі. Таким процесам ще активніше сприяє і розташування (нахил) плівкоформуючої поверхні у бік обертання диска. Все це забезпечує не тільки більш якісне диспергування рідини, але і зменшення обертів диска і відповідне зменшення витрат енергії на диспергування. Виконання вихідної ділянки плівкоутворювача у формі щілини, паралельної осі обертання розпилювача, забезпечує ширший рівномірний факел розпилювання. Введення між вікном в обичайці і розпилюючою вставкою опорного стакана, виконання зовнішньої поверхні розпилюючої вставки конічною з відповідною внутрішньою конічною поверхнею опорного стакана або виконання вставок з циліндричними поверхнями та опорними вирізами в їх вихідних частинах та відповідними виступами в опорних стаканах, виконання зовнішньої поверхні розпилюючої вставки зі ступінчастим вирізом вихідної її частини, розташованої над поверхнею плівкоутворювача, застосування фіксуючих пластинок або іншого методу кріплення деталей, забезпечують високу надійність роботи пристрою, а виготовлення дюзи розпилюючої вставкита плівкоутворювача у вигляді окремих деталей спрощує технологію виготовлення цих найбільш відповідальних деталей пропонованого пристрою. Розміщення розпилюючих вставок у вікнах обичайки тарілчастого диска з утворенням частин, що виступають над внутрішньою поверхнею обичайки - стінки диска, забезпечує за рахунок захисного шару, утвореного із затверділої розпилюваної пульпи, захист (оберігання) периферійної поверхні стінки диска від ерозійного динамічного руйнування, тобто від швидкого зносу поверхні при дії на неї абразивних частинок, які знаходяться в рідині, що розпилюється. Розміщення вікон з розпилюючими вставками на внутрішній периферійній стінці - обичайці тарілчастого диска рівномірно по висоті обичайки в декілька рядів сприяє підвищенню продуктивності розпилюючого пристрою, а оснащення диска співісно розміщеними усередині його лопатями або каналами завихрювача забезпечує більш ефективний впорядкований розподіл рідини усередині розпилювача шляхом рівномірного закручування і розподілу потоку рідини, і тим самим сприяє підвищенню якості диспергованого (розпорошеного) продукту. Розміщення під кришкою і над нижньою основою тарілчастого диска захисних дисків забезпечує додатковий захист від швидкого ерозійного динамічного руйнування внутрішніх елементів розпилювача. На Фіг. 1 зображений переріз відцентрового розпилювача по осі його привідного валу, на Фіг. 2 - розпилююча вставка в опорному стакані, зовнішня поверхня якої реалізована у формі зрізаного конуса, а плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача виконана в одній площині з направляючими гранями кожної з дюз; на Фіг. 3 - розпилююча вставка, зовнішня поверхня якої за формою виконана подовженою у вигляді плоско-паралельного закругленого тіла, а плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача виконана циліндричною зі знакозмінним вигином; на Фіг. 4 - розпилююча вставка, яка виготовлена у вигляді двох деталей, причому область плівкоутворювача, протилежна його плівкоформуючій поверхні, виконана у вигляді сегментоподібного технологічного вирізу і оснащена сегментоподібною закриваючою накладкою; на Фіг. 5 - дюза розпилюючої вставки, що виконана у вигляді неправильної зрізаної піраміди. Відцентровий плівковий розпилювач рідини містить (див. Фіг. 1) привідний тарілчастий диск 1 з периферійною циліндричною стінкою 2 - обичайкою, жорстко закріпленою на нижній основі 3 диска 1, яка жорстко зв'язана з привідним валом 4. Верхня частина тарілчастого диска оснащена кришкою 5 із співісним отвором, в якому розміщений пристрій 6 для подачі рідини 2 UA 107852 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 всередину тарілчастого диска 1 розпилювача. Розпилювач оснащений також завихрювачем 7 рідини лопатевого або канального типу, який закріплений на привідному валу 4. У стінці 2 обичайки розміщені вікна 8 з кільцевими опорними виступами 9, у вікнах 8 встановлені опорні стакани 10. Опорні виступи 9 призначені для надійного утримання опорних стаканів 10 від переміщення (вильоту) їх за межі тарілчастого диска 1. В опорних склянках 10 знаходяться і закріплені розпилюючі вставки 11 циліндричної або конічної форми. Вхідна частина розпилюючої вставки 11 виступає над внутрішньою поверхнею стінки 2 - обичайки. Розпилювач може бути оснащений захисними протиерозійними дисками 12, виконаними з міцного сплаву або з покриттям надміцним матеріалом (наприклад, порошковими надміцними матеріалами) і встановленими під кришкою 5 і над нижньою основою 3 диска. Між стінками опорних стаканів і внутрішніми поверхнями вікон 8 в обичайці 2 можуть бути розміщені ущільнювачі 13 (Фіг. 2 - Фіг. 4), наприклад у вигляді пружних плоских або тороїдальних кілець. Розпилюючі вставки 11 складаються з дюз 14 (Фіг. 2 - Фіг. 4), внутрішні поверхні яких виконані у вигляді неправильних зрізаних піраміди (Фіг. 5) або конуса (не показано) з плоскими направляючими гранями 15, а вихідна частина кожної дюзи 14 містить щонайменше два сопла 16, отвори яких виходять на плівкоформуючу поверхнею 18, орієнтовану паралельно осі обертання розпилювача і яка виконана плоскою (Фіг. 2) і розташована в одній площині з направляючими гранями 15 кожної з дюз, або може бути виконана циліндричною 19 (Фіг. 3), орієнтованою у напрямі обертання розпилювача або виконаною зі знакозмінним вигином, а кінцева (вихідна) її частина закінчується плоскою площадкою 20 (для збільшення терміну надійної роботи плівкоутворювача та розпилювача в цілому). Область плівкоутворювача 17, яка протилежна його плівкоформуючій поверхні 18 або 19, може бути виконана у вигляді сегментоподібного технологічного вирізу 21, оснащеного, при необхідності, сегментоподібною закриваючою накладкою 22 (фіг. 4). Розпилюючі вставки 11 можуть бути виконані як одна деталь (як на Фіг. 2 і Фіг. 3) так і з двох деталей - дюзи 14 і плівкоутворювача 17 (див. Фіг. 4), зафіксованими одна з іншою за допомогою, наприклад, прямокутного виступу в дюзі 14 і відповідним йому поглибленням в плівкоутворювачі 17. Вікна 8 розташовані на внутрішній поверхні обичайок 2 в один або декілька рядів рівномірно і симетрично. Вихідна ділянка плівкоутворювача 17 переходить у плоску площадку 20, а далі - у вихідну щілину 23, розташовану паралельно осі обертання розпилювача. Провертання циліндричного або конічного плівкоутворювача 17 і всієї розпилюючої вставки 11 разом з опорним стаканом 10 у вікнах 8 запобігається фіксуючими пластинками 24 або штифтами, які заходять як в канавку 26 плівкоутворювача 17, так і в шліц опорного виступу 9 вікон 8 або зафіксовані іншим відомим способом. Відцентровий плівковій розпилювач працює таким чином. Рідина, яка підлягає розпилюванню (диспергуванню), надходить по каналах пристрою 6 подачі рідини в міжлопатевий простір або канали завихрювача 7, де за рахунок обертання лопатей або каналів закручується і під дією відцентрових сил, рухаючись по складній криволінійній траєкторії у напрямі внутрішніх стінок обичайки 2 і по її стінці, надходить в дюзи 14 розпилюючих вставок 11 і далі через сопла 16 надходить на плівкоутворювач 17. В результаті взаємодії рідини з направляючими гранями 15 дюз 14 та плівкоформуючими поверхнями 18 або 19 плівкоутворювача 17 і дії відцентрових сил, сил Коріоліса та інших сил, вона перетворюється на тонку рідинну майже однорідну за товщиною плівку. Після виходу з плівкоутворювача 17 плівка рідини при взаємодії її з газовим середовищем розпилюється (диспергується) на дрібні краплі. В результаті застосування розпилюючих вставок 11 пропонованої конфігурації зростає у декілька разів продуктивність кожної розпилюючої вставки 11 та розпилювача у цілому, а сформована ними плівка рідини практично однакова по товщині. Як наслідок, розміри крапель у факелі розпилу дуже близькі до однорідних (близькі до середнього розміру усього величезного масиву крапель). Отже, в результаті дії всіх факторів забезпечується не лише підвищення продуктивності розпилювача, але і поліпшення якості отримуваного продукту, (наприклад, висушеного порошку), а також зменшується частота обертання диска і відбувається відповідне зменшення витрат енергії при роботі пропонованих розпилювачів рідин. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Відцентровий плівковий розпилювач, який містить привідний тарілчастий диск з вікнами в його периферійній стінці - обичайці, нижню основу, кришку з розміщеним в ній пристроєм для подачі всередину диска рідини, що підлягає розпилюванню, і розміщені в кожному вікні 3 UA 107852 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 обичайки розпилюючі вставки, кожна з яких на вході містить дюзу з соплом, а на виході плівкоутворювач з плівкоформуючою поверхнею, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня вхідної частини розпилюючої вставки - дюзи виконана у вигляді неправильних зрізаних піраміди або конуса, усередині яких розташована направляюча грань, орієнтована паралельно осі обертання розпилювача та плавно з'єднана з плівкоформуючою поверхнею плівкоутворювача, а вихідна частина кожної дюзи містить принаймні два сопла, розташованих уподовж плівкоформуючої поверхні плівкоутворювача на прямій, паралельній осі обертання розпилювача. 2. Розпилювач за п. 1, який відрізняється тим, що плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача розташована в одній площині з направляючою гранню дюзи. 3. Розпилювач за п. 1, який відрізняється тим, що плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача виконана циліндричною із вигином у напрямі обертання тарілчастого диска. 4. Розпилювач за пп. 1-3, який відрізняється тим, що плівкоформуюча поверхня плівкоутворювача виконана криволінійною зі знакозмінним вигином. 5. Розпилювач за пп. 1-4, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня розпилюючої вставки у перерізі вікна в обичайці диска, перпендикулярному площині обертання диска, виконана подовженої форми, наприклад у вигляді плоскопаралельного закругленого тіла або овалу, велика вісь яких паралельна осі обертання розпилювача. 6. Розпилювач за пп. 1-4, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня розпилюючої вставки виконана у формі кругового циліндра. 7. Розпилювач за пп. 1-6, який відрізняється тим, що у вікнах обичайки розташовані опорні стакани, в яких вставлені розпилюючі вставки. 8. Розпилювач за п. 7, який відрізняється тим, що вікна обичайки виконані з кільцевими опорними виступами на їх вихідній частині, а зовнішні поверхні опорних стаканів для зчленування з внутрішніми поверхнями вікон виконані з відповідними ступінчастими вирізами на їх вихідній частині. 9. Розпилювач за п. 8, який відрізняється тим, що внутрішні поверхні опорних стаканів виконані з внутрішніми опорними виступами на їх вихідній частині, а зовнішня поверхня розпилюючих вставок для з'єднання з внутрішньою поверхнею опорних стаканів виконана із відповідним ступінчастим вирізом на їх вихідних частинах. 10. Розпилювач за п. 8, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня розпилюючих вставок виконана у формі зрізаного конуса, поверхня якого відповідає формі внутрішньої поверхні опорного стакана. 11. Розпилювач за пп. 1-10, який відрізняється тим, що дюза розпилюючої вставки та плівкоутворювач виготовлені у вигляді окремих деталей. 12. Розпилювач за пп. 1-11, який відрізняється тим, що розпилюючі вставки встановлені у вікнах тарілчастого диска з утворенням частин, які виступають над внутрішньою поверхнею обичайки. 13. Розпилювач за пп. 7-12, який відрізняється тим, що опорні стакани і розпилюючі вставки зафіксовані у вікнах обичайки та один відносно другого за допомогою фіксуючих пластинок або штифтів. 14. Розпилювач за пп. 1-13, який відрізняється тим, що він оснащений співісно розміщеним усередині тарілчастого диска завихрювачем рідини. 15. Розпилювач за пп. 1-14, який відрізняється тим, що під кришкою тарілчастого диска і над його нижньою основою встановлені захисні диски. 4 UA 107852 C2 5 UA 107852 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6