SE452415B - Sprutmunstycke - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 40 452 415 2 v vilka normalt skulle finfördela vätskan utan tillförsel av tryck- satt luft, och i detta mottagliga skede hos omvandlingen av vätske- flödet inuti munstycket, tillförs luft med hög strömningshastig- het till vätskan på sådant sätt, att därvid utnyttjas helt fluidens instabilitet, varigenom vätskan ytterligare fínfördelas i mycket större utsträckning än vad som skulle vara möjligt genom användning av enbart vätska. Detta munstycke uppvisar förmågan att arbeta effektivt med trycksatt luft och att använda så mycket luft som erfordras av den önskade finfördelningsgraden, från relativt grov partikelstorlek till de mycket fint fördelade partiklar som erhålls genom tillförseln av luft. Denna förmåga erbjuder ett mycket effektivt utnyttjande av såväl den hydrauliska som pneumatiska energin genom användning av en korrekt kombination av med hög hastighet strömmande luft och vätska, särskilt för snö- framställning vid exempelvis skidorter.

Föreliggande sprutmunstycke innefattar en munstyckskropp med ett luftinlopp och ett vätskeinlopp. En utföringsform av uppfin- ningen anvisar ett munstycke med en expansíonskammare till vilken vätska inträder från en sida för att direkt sammanstöta med ett bord eller en framskjutande platta, vilken därigenom sönderdelar vätskan till fina partiklar och vilken framkallar turbulens och ytterligare finfördelning av vätskan. Med hög hastighet strömmande luft insprutas i den fínfördelade vätskan, vilken därigenom ytter- ligare finfördelas, varefter vätskan och luften genomgår en full- ständig blandning i munstyckets utloppskanal, för erhållande av en finfördelad blandning av vätska och luft före den efterföljande utströmningen genom munstyckets utloppsöppning.

I en föredragen utföríngsform av munstycket avgränsas en första kammare i ett sidoområde av munstyckskroppen samt står i för- bindelse med vätskans inloppsöppning. En expansionskammare är anordnad åtminstone i närheten av denna första kammare och inne- fattar en anslagsplatta inuti expansionskammaren. öppningen av- gränsas i en sidovägg av expansionskammaren för insprutning av vätska från öppningen direkt på sin fördelningsplatta med en- mycket hög hastighet. Ett luftinlopp är anordnat inuti munstycks- kroppen och innefattar en i munstyckskroppens ena ände fast- skruvad inloppsdel, vilken uppvisar en öppning som står i för- bindelse med expansionskammaren.

Den med gängor försedda inloppsdelen är fäst inuti munstycks- kroppen uppströms expansionskammaren och är placerad i en andra 10 15 20 25 35 40 3 452 415 -v- ' I kammare inuti munstyckskroppen i förbindelse med högtrycksiuft.

Utloppskanalen befinner sig på expensionskammarens andra sida i förhållande till denna inloppskammare, så att med vätskans inträde i form av en stråle med hög hastighet från en sida, för att träffa anslagsplattan och med luftens inträde med hög hastighet huvudsakligen axiellt i munstycket för att träffa vätskan ovanför anslagsplattan, erhålls en mycket finfördelad blandning av luft och vätska, vilken blandning fortsätter in i utloppskanalen för ytterligare blandning innan den utströmmar genom utloppsöppningen vid denna ände av munstycket. Utlopps- öppningen är utbildad i en separat änddel som är gängad i mun- styckets utströmningsände. Härigenom kan den separata änddelen utbytas för erhållande av öppningar av olika typer. Den visade har en långsträckt sprutöppníng, men en rund sprutöppníng kan erhållas genom montering av en sådan typ av änddel i munstycks- kroppen. Den mycket finfördelade stràlen som utströmmar från detta munstycke kommer vid kall väderlek genast att tillfrysa när munstycket används för snöframställning.

Ett primärt ändamål med uppfinningen är att anvisa ett sprut- munstycke vilket kan drivas genom en med hög hastighet strömmande vätska assisterad genom en luftstràle med hög hastighet, för upp- nående av en mycket god finfördelning och ett effektivt utnyttjande av munstycket.

Ett huvudändamàl med uppfinningen är att anvisa ett sprut- munstycke med en inloppsöppning för vätska och en inloppsöpp= ning för luft, under det att en anslagsplatta är anordnad i banan för den inkommande vätskan och den inkommande luften träffar vätskan ovanför anslagsplattan för erhållande av en finfördelad blandning.

Ett viktigt ändamål med uppfinningen är att anvisa en sprut- ventil uppvisande en inre expansionskammare med en inre anslags- platta för att tilldela strålen instabílitet och för att sönder- dela strålen i finfördelade droppar, under det att vätskan in- träder i expansíonskammaren från en sida och en luftstràle in- träder í expansionskammaren från en riktning huvudsakligen samman- fallande med munstyckets axel och träffar vätskan ovanför plattan varefter luften och vätskan framskrider i en blandningskanal efter expansionskammaren innan den utströmmar från munstycket.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att anvisa ett fínfördelande sprutmunstycke med en kropp innehållande en expan- 10 15 20 ZS 30 35 40 452 415 4 I w- sionskammare, en inloppsöppning för luft fäst i kroppen och' mynnande in i expansionskammaren, en inloppsöppning för vätska anordnad i munstycket med en vinkel till inloppsöppningen för luft och för insprutning av vätska i expansionskammaren, en anslagsplatta i expansionskammaren och en blandningskanal i munstycket nedströms expansionskammaren.

Ett mer specifikt ändamål med uppfinningen är att anvisa ett munstycksaggregat innefattande en kropp med en expansions- kammare, en inloppskammare för luft med en inloppsdel för luft gängad i kroppen och inmynnande i expansionskammaren, en in- loppskammare för vätska med en öppning inmynnande i expansions- kammaren och en anslagsplatta i expansionskammaren, med en blandningskanal för vätska och luft i munstycket nedströms expansionskammaren och en utströmningsöppning från blandnings- kanalen för utströmning av en finfördelad strâle från munstycket.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att anvisa ett fin- fördelande munstycke med en utbytbar utströmningsöppning, för variation hos den typ av stråle som utströmmar från munstycket.

Ett utföringsexempel av uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 är en 1ängdsnittsvy_genom en föredragen utföringsform av det finför- delande sprutmunstycket, visande en expansionskammare belägen huvudsakligen i munstyckskroppens mitt samt försedd med en anslags- platta, fig. Z är en ändvy av munstycket, visande munstyckets inloppsöppningar för luft och vätska, och fig. 3 är en tvärsnitts- vy genom sprutmunstycket längs linjen 3-3 i fig. 1.

Munstrycket enligt uppfinningen visas på fig. 1-3, av vilka klart framgår att hela munstycksaggregatet~innefattar endast tre delar, innefattande en munstyckskropp 10, en separat in- loppsdel för luft 11 och en utloppsdel 12. Munstyckskroppen 10 är försedd med en inloppsöppning 13 för luft vid ena änden, vilken är försedd med en inre gänga 14 för mottagning av en luftledning från en lämplig källa med komprimerad luft (ej visad).

En andra gängad öppning 15 vid denna ände av kroppen 10 är anordnad för montering av inloppsdelen 11 vilken är gängad vid 16, för fastskruvning i öppningen 15. öppningen 15 har mindre diameter än inloppsöppningen 13 och en tredje öppning 17 med ännu mindre diameter är anordnad i detta område av munstycks- kroppen och innefattar ett lutande säte 18 för en ríngformig skuldra 19 hos inloppsdelen 11. Skuldrans 19 ingrepp med sätet 10 15 20 25 30 35 40 5 452 415 . 18 erbjuder en tätning vilken ökas genom vinkeln hos ytordaï Inloppsdelen 11 är försedd med en inre hexagonal sockel 20 för insättning av ett-lämpligt verktyg vid åtdragning av inloppsdelen i gängorna 16 mot sätet 18. Inloppsdelen 11 upp- visar även en ringformig krage 21 med en fint passande anligg- ning i öppningen 17.

I munstyckskroppens 10 mittparti är anordnad en expansions- kammare ZZ för effektiv blandning av en vätskeström med hög hastighet och en trycksatt luftström med hög hastighet, för erhållande av en finfördelad blandning vilken ytterligare fin- fördelas under efterföljande strömning genom munstycket. Ett bord eller en anslagsplatta 23 är anordnad i expansionskammarens inre samt är försedd med en yta med vilken den inkommande vätskan sammanstöter för bildande av en instabil finfördelad följd av vätskepartiklar när den träffar plattan och sönderdelas. Vätskan inträder i munstycket från en kammare 24 vid en sida av mun- styckskroppen i expansionskammarens 22 huvudsakliga område genom ett vätskeinlopp, eller öppning 25 vilken sträcker sig från kam- maren 24 till expansionskammaren 22. Kammaren 24 är försedd med inre gängor 26 för fasthållning av en tillförselledning för vätska från ett lämpligt vätskeförråd (ej visat). Detta gängade inlopps 26 leder fram till vätskekammaren 24 från vilken vätskan tillförs till expansionskammaren 22 genom öppningen 25 i form av en stråle med högt tryck och hög hastighet. Denna direkt mot plattan 23 riktade stråle sammanstöter med plattan och stänker omkring i ett finfördelat tillstånd. Såsom bäst visas i fig. 3, är öppningen 25 placerad i linje med anslagsplattan 23, vari- genom den under tryck í expansionskammaren inströmmande vätskan omedelbart sönderdelas vid sammanstötning med plattan 23 för erhållande av största möjliga omblandning och turbulens genom vätskans direkta anslag mot plattan 23.

Ett viktigt särdrag hos uppfinningen är det sätt på vilket luft från ínloppsdelen 11 riktas in i expansionskammaren ZZ.

Inloppsdelen är försedd med en central öppning 27, vilken är' riktad axiellt in i expansionskammaren 22 och anordnad att blåsa tvärs plattans 23 ovansida samt omkring plattan, vari- genom de av luften träffande vätskepartiklarna stänker bort från plattan í en riktning under en vinkel mot plattan, så att härigenom den med hög hastighet strömmande luften ytterligare finfördclar och helt omblandar vätskedropparna. Denna blandning 10 15 20 25 30 35 40 452 415 6 av luft och vätska passerar genom expansionskammaren 22 inlil utloppskanalen 28, vilken är belägen bortom och nedströms expansionskammaren. Utloppskanalen 28 har en reducerad dia- meter jämfört med expansionskammaren 22 och blandningen av luft och vätska omblandas ytterligare vid passage av detta förträngda område.

Utloppskanalen 28 ligger axiellt i linje med inloppsöpp- ningen 13, inloppet 11 och öppningen 27 samt med expansions- kammaren 22, så att inkommande luft passerar genom munstycket i en axiell riktning i förhållande till munstyckets utström- ningsände. Trycksatt luft inströmmar med hög hastighet i expan- sionskammaren 22 genom öppningen 27 och vätska insprutas i vinkel mot luften med hög hastighet genom öppningen 25, så att när luften sammanstöter med vätskan vid anslagsplattan 23 uppnås en synner- ligen aktiv och verksam blandning av luft och vatten med största möjliga turbulens varigenom erhålls en fullständig blandning lämplig för finfördelning i den efterföljande passagen genom utloppskanalen 28. Luften leds genom luftkammaren 13 och över- förs vinkelrätt mot den instabila vätskan i.expansíonskammaren genom de rätvinkliga öppningarna 27 och 25, båda vid hög hastig- het, för åstadkommande av maximal omblandning och turbulens.

Det bör observeras att inloppsöppningen 27 för luft är placerad i munstyckets längdriktning, under det att inloppsöpp- ningen 25 för vätskan är placerad tvärs eller bildande en vinkel med munstyckets längdríktning, så att blandningen av luft och vätska uppträder i expansionskammaren vid anslagsplattan 23 utan någon möjlighet för luftstrålen att utströmma direkt genom mun- stycket utan att blandas med vätskan, och på detta sätt uppnås den mest effektiva och verksamma omblandning av de två fluiderna.

Luftöppningen 27 intar ett centralt läge axiellt i expansions- kammaren 22, så att när vätskan insprutas i expansionskammaren från öppningen 25 och när luften och vätskan blandas och fin- fördelas vid anslagsplattan 23, blir vätskan fullständigt in- blandad med luft för erhållande av den önskade blandning som skall passera inloppskanalen 28 vilken sträcker sig till mun- styckets utströmníngsöppning.

Av stor vikt är att inloppsöppningen 25 för vätska och in- loppsöppníngen 27 för luft, vilka på ritningen visas runda, kan tilldelas varje föredragen form för uppnående av önskade resultat hos den turbulenta blandningen av de luft- och vätske- 10 15 20 25 30 35 40 7 452 41-5 strömmar som inträder i expansionskammaren 22. Det ena elref båda inloppen kan ha ett tillplattat eller lángsträckt tvär- snitt för fullt utnyttjande av omblandningssambandet hos ström- marna vid plattans 23 ovansida. öppningen 25 kan vara vidgad tvärs munstycket för erhållande av en utsträckt eller till- plattad strále som träffar plattan 23 över dess hela bredd.

Uppningen 27 kan vara vidgad i en riktning parallellt med plattans 23 ovansida, varigenom erhålls en platt stråle med full bredd för blandning med vätskestrålen av full bredd från öppningen 25 och varigenom erhålls den största turbulensen hos de blandade strömmarna. Oppningarna 25 och 27 kan emellertid vara vidgade i andra riktningar för erhållande av ett förväntat resultat, eller inta varje annan form för erhållande av en förut bestämd typ av omblandning hos strömmar av luft och vätska som inträder i kammaren 22.

Utloppskanalen 28 avslutas i en utströmningsöppning 29 vilken är försedd med inre gängor 30. I den visade utföringsformen ut- nyttjas en separat änddel eller huv 12 vilken är försedd med kängor 32 för fastskruvning i utströmningsöppningens gängor 30. Änddelen 12 är således borttagbar och utbytbar med änddelar med öppningar av önskad typ. Änddelen 12 är försedd med en fläns 31 vilken anligger mot munstyckskroppens 10 ände runt utströmnings- öppningen 29, för erhållande av ett tätande ingrepp när änddelen är monterad i munstycksöppningen.

Munstycket visas i fig. 1 med en tillplattad öppning och_under det att denna öppning kan införlivas i ett stycke med munstycks- kroppen, är den företrädesvis utbildad såsom ett separat element innehållande öppningen 35 för fastskruvning i munstyckskroppen på visat sätt. Utströmningsöppningen 33 har formen av en slits som bringar det utströmmande mediet att utträda i en platt stråle, vilket gör munstycket särskilt lämpat för snöframställning.

Munstycket har en stor flödeskapacítet och även detta bidrar till dett fördelaktiga användning vid framställning av snö.

Munstyckskroppen är såsom beskrivits försedd med inre gängor och änddelen 12 är utbildad såsom ett sepatat element som fast- skruvas i gängorna 30 för fasthållning i munstyckskroppen. Änddelen 12 är försedd med utströmningsöppningen 33 vilken är långsträckt och därigenom erbjuder en fördelaktig tillplattad form hos den från munstyckct avgivna strålen. Genom att änddelen 12 gängas in i munstyckskroppcn blir öppningen utbytbar med andra 10 15 20 ZS 30 35 40 452 415 8 l element för varierande sprutmönster, varigenom munstycketafätt kan anpassas till varierande förhållanden. Exempelvis kan änd- delen 12 utformas för erhållande av en smal rund stråle vid ut- träde till atmosfären. För detta ändamål skall öppningen 33 vara runt så att den utträdande stràlen avges i en rund form.

Strålen kan utträde i en platt solfjädersform eller en rund sprutform med liten vinkel, vilken kan inställas med den typ av utströmningsreglering som används vid utloppsöppningen.

När detta munstycke används för att framställa snö, utträder strålen med den valda formen från öppningen 33 och tillfryser omedelbart i fina iskristaller, sprutade mot exempelvis en Skidbacke.

Passage av luft axiellt in i munstycket och genom en öpp- ning med hög hastighet in i expansionskammaren för sammanstöt- ning med den med hög hastighet inträdande vätskan ovanför anslags- plattan och därefter in i utloppskanalen, resulterar i ett mer verksamt arbetssätt hos munstycket under utvecklande av en fin- fördelad blandning för utströmning från munstyckets utlopps- öppning och erfordrar faktiskt mindre energi hos den mängd komprimerad luft som erfordras för erhållande av den grad av fínfördelning som ej uppnås av något annat idag tillgängligt sprutmunstycke. En högturbulent blandning av luft och vätska uppnås särskilt som en följd av det motstånd blandningen möter och passerar vilket åstadkommer största möjliga förbättring av blandningens finfördelning. Munstyckets monterade delar ligger alla i linje med varandra och samverkar fullständigt för upp- nående av det slutliga målet att erbjuda ett munstycke som verkar såsom integrerad helhet.

Ett viktigt särdrag hos uppfinningen är den metod som används för tillförsel av luft för att ytterligare finfördela vätskan som har finfördelats och sönderdelats i partiklar eller droppar vid anslagsplattan där vätskan inledningsvis sönderdelas och därefter med hög hastighet blandas med luft varefter ytterligare omblandning genomförs i utloppskanalen. Vid munstyckets använd- ning bringas vätskan först till ett finfördelníngstillstånd genom sammanstötningen med plattan 23 vilken normalt skulle fin- fördela vätskan även i de fall då ej någon luft tillförs. Hos detta känsliga stadium av vätskeflödets omvandling inuti expan- sionskammaren tillförs luft med hög hastighet på ett sätt som helt utnyttjar fluídens instabilítet, varigenom fluiden ytter- 10 15 20 25 9 452 415 I _ 'r ligare finfördelas i en mycket större utsträckning än vad:som skulle kunna uppnås om enbart luft eller vätska utnyttjades.

Under den kombinerade verkan av luft och vätska leds luften från inloppet 13 genom den centrala öppningen 27 och inträder i expansionskammaren 22 genom den i vinkel riktade strömmen av vätska med hög hastighet från öppningen 25 vid den mycket höga hastighet till följd av de kombinerade luft- och vätskeströmmarna.

Den mycket höga hastigheten skapar således en stor andel turbulens och en våldsam omblandning av luft och vätska. Denna luft- och vätskeblandning framskrider från expandíonskammaren in i utloppskanalen 28 och därifrån till utströmningsöppningen 33. Graden av finfördelning och därmed munstyckets verknings- grad bestäms genom en bestämd volym luft vid ett bestämt vätske- flöde enligt förhållandet mellan luftens inloppsarea och ut- strömningsöppningens area, varvid storleken hos vätskeinloppet bestämmer den hastighet med vilken vätskeströmmen kommer att träffa anslagsplattan vid det bestämda vätskeflödet.

Av vad som ovan angivits framgår att enligt uppfinningen tillhandahålls ett munstycke med stor verkningsgrad, hos vilket en mycket god fínfördelning erhålls genom att en vätskeström med stor hastighet får sammanstöta med en anslagsplatta i en expansionskammare, under det att en luftström med stor hastighet riktas med en vinkel in i den med plattan sammanstötande vätskan, vilken därefter ytterligare omblandas och finfördelas i en ut- loppskanal med reducerad tvärsníttsarea bortom expansionskammaren för att slutligen utströmma till atmosfären.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 40 452 415 10 Patggtkrav

1. Sprutmunstycke, innefattande en munstyckskropp (10) med ett luftinlopp (27) och ett vätekeinlopp (25), varvid luftinloppet (27) riktar inkommande luft axiellt i munstycket, huvudsakligen i en riktning rak genom munstycket och varvid vätskeinloppet (25) riktar inkommande vätska i en riktning hu- vudsakligen i rät vinkel till riktningen för den inkommande luften, ett för vätska från vätskeinloppet anordnat anslage- bord (23) med en plan anelagsyta och en utloppskanal (28) för den av anslagsbordet (23) finfördelade och med luft fran luft- inloppet (27) blandade vätskan, k ä n n e t e c k n a t av att anelagsbordet (23) är anordnat i en med avseende på luft- inloppet (27), vätskeinloppet (25) och utloppskanalen (28) vidgad expansionskammare (22), att anslagsbordets (23) an- elagsyta är anordnad i ett plan, vilket är vinkelrätt till vätskeinloppets (25) axel och är huvudsakligen parallellt med luftinloppets (27) axel och att luften är anordnad att med\ högt tryck och hög hastighet strömma längs analagsbordets (23) anslagsyta för att ytterligare finfördela den vätska som med hög tryck och hög hastighet träffar anslagsytan och att trans- portera den finfördelade vätskan genom utloppakanalen (28). l

2. Sprutmunstycke enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av_att luftinloppets (27) öppning är anordnad vid expa- neionskammarens (22) ena sida och att en utloppskanal (28)'med reducerad diameter är anordnad vid expansionskammarens (22) andra sida.

3. Sprutmunstycke enligt krav 2, k ä n n e t e c k - I n a t av att luftinloppets (27) öppning är anordnad vid en 3 ände och sträcker sig axiellt till munstycket och att vätska- inloppets (25) öppning är anordnad vid en sida och sträcker sig tvärs munstycket.

4. Sprutmunstycke enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a t av att munstycket innefattar en separat i luftinlop- É pets öppning (21) fäst öppningskropp (11) och en i utloppeka- nalene (28) ände fäst utströmningshuv (12).

5. Sprutmunetycke enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a t av att i expansionskammaren (25) insprutad vätska träffar anslagsbordet (23) för sönderdelning till partiklar, att i expansionskammaren (25) insprutad luft träffar dessa 10 452 415 11 partiklar óvanför anslagsbordet (23) för finfördelning av vätskan, och att luften och vätskan strömmar in i utloppskana- len (28) för ytterligare blandning före utträdet genom ut- strömningahuven (12).

6. Sprutmunstycke enligt krav 2, k ä n n e t a c k - n a t av att luftinloppeta (27) öppning är utsträckt i en riktning parallellt med anslagabordete (23) yta, och att väts- keinloppete (25) öppning är utsträckt i en riktning tvärs mun- stycket.

7. Sprutmunstycke enligt krav 5, k ä n n e t e c k - n a t av att luftinloppets (27) öppning och vätekeinloppete (25) öppning bàda har utsträckt form för att rikta luft- och vätskeetrömmar av huvudsakligen platt form mot anelagebordet (23).