RU2260478C1 - Pneumoacoustic liquid atomizer - Google Patents

Abstract

FIELD: agricultural engineering.

SUBSTANCE: invention relates to devices for atomizing liquids of different viscosity and it can be used for producing highly dispersed aerosols for chemical protection of plants, in fog generators for sheltered grounds and decontamination of live stock barns and animals. Proposed pneumoacoustic liquid atomizer has nozzle housing, rod-type radiator arranged coaxially in nozzle housing in closed-type bearings and fixed from axial displacement by lock ring. Unit to deliver compressed air is installed on bushing enclosing nozzle housing and fixed by locknut. Such connection forms ring-shaped air channel communicating with compressed air supply system through union and holes uniformly distributed in nozzle housing. Concentric nozzle enclosing, by taper part, nozzle housing with clearance is connected with liquid feed system by union and is pressed to bushing by union nut. Blades are arranged in space of gas jet radiator formed by inner space of nozzle housing at its outlet and rod radiator, blades being secured on rod radiator. Acoustic vibration resonator is secured on end of rod radiator projecting beyond nozzle housing cut. Flexible element mounted in resonator space is protected by wear resistant deflecting washer with cross cuts which is installed in resonator with clearance.

EFFECT: provision of reliability and faultlessness in operation and formation of perfectly aimed jet, thus increasing utilization factor.

3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости различной вязкости и может быть использовано в устройствах для получения высокодисперных аэрозолей, в частности в опрыскивающей технике для химической защиты растений, в туманообразователях для защищенного грунта, при обеззараживающей профилактической обработке животноводческих помещений и животных в сельскохозяйственном производстве.The invention relates to devices for spraying liquids of various viscosities and can be used in devices for producing highly dispersed aerosols, in particular in spraying equipment for chemical plant protection, in foggers for protected soil, during disinfecting preventive treatment of livestock buildings and animals in agricultural production.

Известна форсунка, содержащая корпус с диффузорным выходным соплом, центральную трубу с камерой закручивания, размещенную в корпусе с образованием кольцевого сопла для подачи распылителя и снабженную отражателем, образующим кольцевую резонирующую полость со стороны сопла для подачи распылителя (а.с. СССР №1202346, 1984 г. Кл. F 23 D 11/34: опубл. Бюл. №10, 1995 г.).Known nozzle containing a housing with a diffuser outlet nozzle, a Central tube with a swirl chamber, placed in the housing with the formation of an annular nozzle for supplying a spray gun and equipped with a reflector forming an annular resonant cavity on the nozzle side for supplying a spray gun (AS USSR No. 1202346, 1984 Cl. F 23 D 11/34: publ. Bull. No. 10, 1995).

Недостатком такой форсунки является низкое качество распыления по отношению к расходуемой мощности.The disadvantage of this nozzle is the low quality of spraying in relation to the power consumed.

Известна также акустическая форсунка, содержащая корпус с выходным отверстием, по оси которого установлена труба для подачи распыляемой жидкости, камеру завихрения с конфузорно-цилиндрическим выходным участком, снабженным по периферии отражателем, образующим с торцом трубы кольцевую резонирующую полость, обращенную входом к кольцевой щели для подачи распылителя, расположенного перпендикулярно оси форсунки, а выход - к выходному отверстию (патент РФ №2103601, 1998 г. Кл. В 05 В 17/06: опубл. Бюл. №3, 1998 г.).Also known is an acoustic nozzle containing a housing with an outlet, along the axis of which a pipe for spraying liquid is installed, a swirl chamber with a confuser-cylindrical outlet section provided with a reflector at the periphery, forming an annular resonating cavity with the pipe end facing the entrance to the annular feed slot a spray gun located perpendicular to the axis of the nozzle, and the exit to the outlet (RF patent No. 2103601, 1998. Cl. 05 B 17/06: publ. Bull. No. 3, 1998).

Недостатком этой форсунки является неравномерность распределения капель по обрабатываемой поверхности за счет большой ширины конусной формы распыла, часть капель, вылетающих из сопла с большим углом по отношению к направлению обработки, не меняют строгой направленности за счет этого, и возникают потери жидкости при применении на открытой местности, в частности при химической обработке растений.The disadvantage of this nozzle is the uneven distribution of droplets on the treated surface due to the large width of the conical spray pattern, part of the droplets flying out of the nozzle with a large angle with respect to the direction of processing do not change their strict directivity due to this, and fluid losses occur when applied in an open area , in particular in the chemical treatment of plants.

В настоящее время готовые суспензии пестицидов и эмульсии представляют собой высококонцентрированные дисперсные системы. Как правило, на практике высокая концентрация суспензий сопровождается повышенной вязкостью. Существующие распылители, в частности дефлекторные, вязкую массу не только не могут равномерно распылить, но и в процессе распыления происходит их забивание, а известные акустические форсунки и распылители, хорошо справляясь с задачей распыления, имеют общий недостаток - капли размером менее 50 мкм не получают дополнительных свойств сопротивления сносу. Одним из таких свойств сопротивления сносу является завихрение распыленного аэрозоля.Currently, prepared suspensions of pesticides and emulsions are highly concentrated dispersed systems. As a rule, in practice, a high concentration of suspensions is accompanied by increased viscosity. Existing nozzles, in particular deflectors, not only cannot viscously spray the viscous mass, but they also become clogged during the spraying process, and the well-known acoustic nozzles and sprayers, coping well with the spraying task, have a common drawback - drops smaller than 50 microns do not receive additional demolition resistance properties. One such property of drift resistance is the swirling of atomized aerosol.

Наиболее близким техническим решением из известных является пневмоакустический распылитель жидкости, содержащий корпус, расположенный в нем стержневой излучатель с цилиндрическим резонатором, охватывающее корпус с зазором концентрическое сопло, сообщенное с системой подачи жидкости (см. а.с. СССР №1509123, 1987 г. Кл. В 05 В 17/06: опубл. Бюл. №35, 1989 г. - прототип).The closest technical solution of the known is a pneumatic-acoustic liquid atomizer containing a housing, a rod emitter with a cylindrical resonator located inside it, covering a housing with a gap concentric nozzle in communication with the fluid supply system (see AS USSR No. 1509123, 1987 At 05/17/06: publ. Bull. No. 35, 1989 - prototype).

Однако это устройство не обеспечивает регулирования факела распыла жидкости, не дает равномерного распределения капель по обрабатываемой поверхности, имеет небольшой запас износостойкости резонирующей диафрагмы, не обеспечивает необходимой проникающей способности и адресного попадания аэрозоля на элементы растений.However, this device does not provide control of the spray pattern of the liquid, does not give a uniform distribution of droplets on the treated surface, has a small margin of wear resistance of the resonating diaphragm, does not provide the necessary penetration and targeted aerosol hit on plant elements.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности распыления жидкостей и других высококонцентрированных препаратов (растворов, смесей и суспензий), увеличение проникающей способности распыливаемой жидкости в глубь объемной кроны растений, обеспечение адресного попадания капель, а также бесступенчатого регулирования степени дисперсности с равномерным распределением капель по обрабатываемому объекту.The problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of spraying liquids and other highly concentrated preparations (solutions, mixtures and suspensions), increase the penetration ability of the sprayed liquid deep into the volumetric crown of plants, provide targeted droplets, as well as stepless dispersion control with uniform distribution drops on the processed object.

Поставленная задача решается тем, что пневмоакустический распылитель жидкости содержит корпус сопла, размещенный в нем стержневой излучатель, резонатор и установленное с зазором над корпусом сопла концентрическое сопло, гидравлически связанное с системой подачи жидкости. Новым элементом конструкции пневмоакустического распылителя жидкости является то, что стержневой излучатель установлен в корпусе сопла с возможностью вращения относительно своей продольной оси, на котором закреплены лопасти, а отражающая шайба, размещенная в полости резонатора, выполнена с поперечными прорезями.The problem is solved in that the pneumatic-acoustic liquid atomizer comprises a nozzle body, a rod emitter placed therein, a resonator and a concentric nozzle installed with a gap above the nozzle body hydraulically connected to the liquid supply system. A new design element of the pneumatic-acoustic liquid atomizer is that the rod emitter is mounted in the nozzle body with the possibility of rotation about its longitudinal axis, on which the blades are mounted, and the reflective washer placed in the cavity of the resonator is made with transverse slots.

Предлагаемая конструкция пневмоакустического распылителя жидкости с наличием высокоизносостойкой отражающей шайбы обеспечивает надежность и бесперебойность в работе, формирование строго направленного и завихренного мелкодисперсного облака аэрозоля сводит потери частиц жидкости к минимуму с более равномерным распределением капель на обрабатываемом объекте, повышая тем самым коэффициент использования сменного времени.The proposed design of a pneumatic-acoustic liquid atomizer with a highly wear-resistant reflective washer ensures reliability and uninterrupted operation, the formation of a strictly directed and swirling fine aerosol cloud minimizes the loss of liquid particles with a more uniform distribution of droplets on the treated object, thereby increasing the coefficient of use of shift time.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что им не был обнаружен идентичный аналог заявленного изобретения, а при проведении анализа предложенного решения и прототипа установлено наличие совокупности существенных по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом устройстве, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, made it possible to find that he did not find an identical analogue of the claimed invention, and when analyzing the proposed solution and prototype, it was established that there are a combination of distinctive technical results that are considered by the applicant features in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не является очевидным для специалиста в данной области техники и не вытекает явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда авторов изобретения.To verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search. The search results showed that the claimed invention is not obvious to a person skilled in the art and does not follow explicitly from the prior art, but is the result of the creative work of the inventors.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в новой совокупности конструктивных элементов пневмоакустического распылителя жидкости.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result is a new set of structural elements of a pneumatic acoustic liquid spray.

Описываемый пневмоакустический распылитель жидкости поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен его продольный разрез, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, а на фиг.3 - отражающая шайба, изометрия.The described pneumatic acoustic liquid atomizer is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section thereof, in Fig. 2 is a section AA in Fig. 1, and in Fig. 3 is a reflective washer, isometry.

Пневмоакустический распылитель жидкости включает корпус сопла 1, соосно размещенный в корпусе сопла в подшипниках 2 закрытого типа стержневой излучатель 3 с возможностью вращения относительно своей продольной оси и фиксируемый от осевого перемещения стопорным кольцом 4. На втулке 5, охватывающей корпус сопла 1 и фиксируемой стопорной гайкой 6, установлен штуцер 7 для подачи сжатого воздуха. Такое соединение образует воздушный канал 8 кольцевой формы, который через штуцер 7 и равномерно распределенные отверстия 9 в корпусе сопла соединен с системой подачи сжатого воздуха (на схеме не показана). Концентрическое сопло 10, своей конусной частью охватывающее корпус сопла 1 с зазором, соединено с системой подачи жидкости (на схеме не показана) штуцером 11 и притянуто к втулке 5 накидной гайкой 12. В полости газоструйного излучателя 13, образуемого внутренним объемом корпуса сопла 1 на его выходе, размещен стержневой излучатель 3 с закрепленными на нем лопастями 14. На конце стержневого излучателя 3, выступающего за срез корпуса сопла 1, закреплен резонатор 15 акустических колебаний. В полости резонатора 16 вмонтирован упругий элемент 17, защищенный высокоизносостойкой отражающей шайбой 18 с поперечными прорезями 19 (см.фиг.3), которая установлена с зазором в резонаторе 15.The pneumatic-acoustic liquid atomizer includes a nozzle body 1 coaxially mounted in the nozzle body in bearings 2 of a closed type, a rod emitter 3 rotatably with respect to its longitudinal axis and fixed from axial movement by a locking ring 4. On a sleeve 5, covering the nozzle body 1 and a fixed locking nut 6 , mounted fitting 7 for supplying compressed air. Such a connection forms an annular air channel 8, which, through the nozzle 7 and evenly distributed openings 9 in the nozzle body, is connected to a compressed air supply system (not shown in the diagram). A concentric nozzle 10, with its conical part covering the nozzle body 1 with a gap, is connected to a fluid supply system (not shown in the diagram) by a fitting 11 and pulled to the sleeve 5 by a union nut 12. In the cavity of the gas-jet emitter 13, formed by the internal volume of the nozzle body 1 on it an output, a rod emitter 3 is placed with blades 14 fixed on it. At the end of the rod emitter 3, protruding beyond a slice of the nozzle body 1, a resonator 15 of acoustic vibrations is fixed. An elastic element 17 is mounted in the cavity of the resonator 16, protected by a highly wear-resistant reflective washer 18 with transverse slots 19 (see Fig. 3), which is installed with a gap in the resonator 15.

Пневмоакустический распылитель жидкости работает следующим образом. Сжатый воздух, подаваемый через штуцер 7 к воздушному каналу 8, проходя через равномерно распределенные отверстия 9, приводит во вращательное движение лопасти 14, закрепленные на стержневом излучателе 3, вытекает из выходного отверстия газоструйного излучателя 13, в результате чего создается разрежение в объеме между концентрическим соплом 10 и корпусом сопла 1. Под действием этого разрежения поступающая жидкость всасывается через штуцер 11 в резонирующую полость, образованную краем корпуса сопла 1 и полостью 16 резонатора 15, где подаваемый под постоянным давлением воздух, создавая переменные звуковые колебания, дробит и распыляет жидкость на мелкие капли, образуя высокодисперсный аэрозоль. Упругий элемент 17, геометрические размеры которого выбраны из расчета резонансной частоты звуковых колебаний, увеличивает акустический эффект. Отражающая шайба 18, перемещаясь в полости 16 под действием колебаний воздуха, защищает от износа упругий элемент 17. Поперечные прорези 19 отражающей шайбы 18 при вращении создают переменный объем резонирующей полости 16 в продольной плоскости, тем самым увеличивая акустический эффект и завихрение воздушного потока. Распыленное облако мелких капель жидкости в воздушном потоке обтекает резонатор 15 и, отражаясь от внешней стенки концентрического сопла 10, получает завихрение от вращения резонатора 15 относительно его продольной оси. Изменение частоты вращения резонатора 15 влияет на степень завихрения и коническую форму получаемого потока аэрозоля, направляемого на обрабатываемый объект.Pneumoacoustic spray liquid works as follows. Compressed air supplied through the nozzle 7 to the air channel 8, passing through evenly distributed openings 9, rotates the blades 14, mounted on the rod emitter 3, flows from the outlet of the gas-jet emitter 13, resulting in a vacuum in the volume between the concentric nozzle 10 and the nozzle body 1. Under the influence of this vacuum, the incoming liquid is sucked through the nozzle 11 into the resonant cavity formed by the edge of the nozzle body 1 and the cavity 16 of the resonator 15, where constant air pressure, creating sound waves variables, and spray the liquid atomizes into small droplets forming a finely aerosol. The elastic element 17, the geometric dimensions of which are selected from the calculation of the resonant frequency of sound vibrations, increases the acoustic effect. The reflecting washer 18, moving in the cavity 16 under the influence of air vibrations, protects the elastic element 17 from wear. The transverse slots 19 of the reflecting washer 18 during rotation create a variable volume of the resonating cavity 16 in the longitudinal plane, thereby increasing the acoustic effect and swirl of the air flow. A sprayed cloud of small droplets of liquid in the air stream flows around the resonator 15 and, reflected from the outer wall of the concentric nozzle 10, receives a swirl from the rotation of the resonator 15 relative to its longitudinal axis. The change in the rotational speed of the resonator 15 affects the degree of turbulence and the conical shape of the resulting aerosol flow directed to the object being processed.

Claims (1)

Пневмоакустический распылитель жидкости, содержащий корпус сопла, размещенный в нем стержневой излучатель, резонатор и установленное с зазором над корпусом сопла концентрическое сопло, гидравлически связанное с системой подачи жидкости, отличающийся тем, что стержневой излучатель установлен в корпусе сопла с возможностью вращения относительно своей продольной оси, на котором закреплены лопасти, а отражающая шайба, размещенная в полости резонатора, выполнена с поперечными прорезями.A pneumatic-acoustic liquid sprayer comprising a nozzle body, a rod emitter placed therein, a resonator and a concentric nozzle installed with a gap above the nozzle body hydraulically connected to the liquid supply system, characterized in that the rod emitter is rotatably mounted in the nozzle body relative to its longitudinal axis, on which the blades are fixed, and the reflective washer placed in the cavity of the resonator is made with transverse slots.

Images