Акустическая форсунка

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Ковалев Борис Николаевич(57) 1. Акустическая форсунка, содержащая корпус с центральным выходным соплом, сообщенным на входе с соосно размещенной в корпусе камерой, образующей с корпусом кольцевую полость для подачи распылителя и подключенной на входе соплом к источнику жидкости через жидкостную форсунку, а к кольцевой полости - тангенциальными каналами, расположенными двумя рядами, между которыми установлена диафрагма с центральным отверстием, снабженным со стороны корпуса периферийным кольцевым выступом и образующая вместе с камерой и каналами два излучателя акустических колебаний - в камере акустического смешения и акустического дробления, отличающаяся тем, что отношение площадей поперечного сечения тангенциальных каналов камеры смешения и камеры дробления составляет 1,56-1,72. 2. Акустическая форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что в трубопроводе между источником жидкости и жидкостной форсункой устанавливают подогреватель регулирования расхода жидкости. Полезная модель относится к технике распыления жидкостей и может быть использована в энергетической, пищевой, химической, медицинской и других отраслях промышленности, в особенности для распыления топлива, например, в котельных агрегатах, топочных камерах, печах и т.д. Наиболее близкой к предлагаемой технической сущности и достигаемым результатам является акустическая форсунка, содержащая корпус с центральным выходным соплом, сообщенным на входе с соосно раз 330 мещенной в корпусе смесительной камерой, образующей с корпусом кольцевую полость для подачи распылителя и подключенной на входе соплом к источнику жидкости, а к кольцевой полости - тангенциальными каналами, расположенными двумя рядами по длине камеры, между которыми установлена диафрагма с центральным отверстием, снабженным со стороны корпуса периферийным кольцевым выступом и образующая вместе с камерой и каналами излучатели акустических колебаний 1. На трубопроводах подачи распыливаемой жидкости и распылителя к такой форсунке устанавливают регулирующую арматуру для изменения производительности форсунки посредством изменения давления жидкости и распылителя перед форсункой. Недостатком такой конструкции является сравнительно низкое качество распыливания и регулирования при повышенном удельном расходе распылителя. Задача полезной модели - повышение качества распыливания и регулирования, сокращение удельного расхода распылителя. Указанная задача достигается тем, что акустическая форсунка, содержащая корпус с центральным выходным соплом, сообщенным на входе с соосно размещенной в корпусе камерой, образующей с корпусом кольцевую полость для подачи распылителя и подключенной на входе соплом к источнику жидкости через жидкостную форсунку, а к кольцевой полости - тангенциальными каналами, расположенными двумя рядами,между которыми установлена диафрагма с центральным отверстием, снабженным со стороны корпуса периферийным кольцевым выступом и образующая вместе с камерой и каналами два излучателя акустических колебаний - в камере акустического смешения и акустического дробления, причем отношение площадей поперечного сечения тангенциальных каналов камеры смешения и камеры дробления составляет 1,56 - 1,72, а в трубопроводе между источником жидкости и жидкостной форсункой устанавливают подогреватель регулирования расхода жидкости. На чертеже приведена акустическая форсунка, продольный разрез. Форсунка содержит корпус 1 с центральным выходным соплом 2, камеры смешения 3 и дробления 4,размещенные соосно и образующие с корпусом 1 кольцевую полость 5, соединенную с камерами тангенциальными каналами 6 и 7, причем отношение площадей поперечного сечения тангенциальных каналов 6 камеры смешения 3 и каналов 7 камеры дробления 4 составляет 1,56 - 1,72. На входе камера смешения 3 снабжена соплом 8, подключенным к источнику жидкости через форсунку 9. Между камерами смешения и дробления установлена диафрагма 10 с центральным отверстием 11, снабженным со стороны выходного сопла 2 кольцевым выступом 12. На трубопроводе 13 между источником жидкости (например, мазута) и жидкостной форсункой 9 устанавливают подогреватель жидкости 14 (например, электромазутоподогреватель) с устройством, регулирующим количество подаваемой к нему энергии (например, реостатом 15 или автотрансформатором). Жидкость, например мазут, через форсунку 9 и сопло поступает в камеру 3. Распыливающий агент, например пар или сжатый воздух, через кольцевую полость 5 и по тангенциальным каналам 6 поступает в камеру смешения 3 и камеру дробления 4. В результате вихревого движения в камерах 3 и 4 генерируются акустические колебания. Насыщение распыливаемой жидкости газом снижает усилия при ее дальнейшем распыливании и обеспечивает распыл конусным факелом. Окончательное распыливание газожидкостной смеси происходит в результате воздействия акустических колебаний и потока распылителя, поступающего через тангенциальные каналы 7 в камеру дробления 4, где под действием акустических колебаний в газожидкостной смеси развивается явление кавитации. Наилучшее качество распыливания при минимальном удельном расходе распылителя 0,15 кг/кг обеспечивается, если отношение площадей поперечного сечения тангенциальных каналов камеры смешения и камеры дробления составляет 1,56 - 1,72. Этот факт установлен экспериментально. Жидкость (мазут) от источника поступает в подогреватель 14, нагревается до определенной температуры,соответствующей нужному расходу, а затем направляется в жидкостную форсунку 9. В лабораторных и промышленных условиях получена зависимость расхода мазута через описываемую форсунку от его температуры. Математическая обработка экспериментальных данных показывает, что зависимость с достаточной точностью может быть выражена линейной функцией. Например, для мазута марки М-100, распыливаемого описываемой акустической форсункой производительностью до 120 кг/ч при давлении мазута 0,6 атм и и давлением распыливающего воздуха 1 атм, функция в области изменения температуры мазута от 80 до 120 С имеет вид В 275 - 1,93 , кг/ч . Из формулы следует, что при увеличении температуры мазута расход мазута уменьшается, причем довольно резко увеличение температуры на 1 С уменьшает расход на 1,93 кг/ч. Это значит, что в случае изменения температуры мазута с 80 до 120 С, т.е. на 40 С, расход мазута изменяется на 77 кг/ч при хорошем качестве распыливания. Количество мазута, распыливаемое акустической форсункой, зависит от его температуры. При необходимости изменить расход мазута изменяется ток в электронагревателе с помощью реостата либо автотранс 2 330 форматора и соответственно температура мазута. Другой температуре мазута при постоянном давлении мазута и распылителя будет соответствовать другой расход мазута. Предлагаемое устройство регулирования расхода жидкости (мазута) существенно проще, надежнее и качественнее известных устройств, основанных на изменении давления перед распылителем. Действительно, проще изменять только температуру мазута, чем давление мазута и давление распылителя (пара либо сжатого воздуха), выдерживая оптимальное соотношение между ними, при нарушении которого ухудшается качество распыла. Следовательно, предлагаемое устройство обеспечивает более качественное регулирование. Качество регулирования определяется и надежностью элементов. Отсутствие подвижных механизмов и сальников, уменьшение количества элементов, подверженных образивному износу и влияющих на расход, возможность обойтись без залипающих клапанов большого и малого огня существенно повышают надежность устройства и соответственно качество регулирования. Существенно упрощается система автоматического регулирования расхода мазута для выдерживания расходов мазута, соответствующих большому и малому огню, автоматически поддерживаются две различные температуры мазута в зависимости, например, от температуры прямой сетевой воды посредством установки соответствующих задатчиков, включающих и выключающих теплоэлектронагревательные элементы мазутоподогревателя. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.