Способ и устройство пульверизации - RU2346755C2

Чертежи

Показать все 13 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к способу и устройству пульверизации, содержащему пульверизационную насадку, которая может быть насадкой, являющейся объектом патентной заявки «Пульверизационная насадка и устройство, содержащее такую насадку», поданной параллельно заявителем.

В частности, изобретение применяется в устройствах для распыления жидкостей, например для распыления духов, жидкого топлива и т.д.

Задачей настоящего изобретения является получение мелких частиц жидкости, рассеянных в воздухе.

Известные в настоящее время устройства пульверизации содержат зону пульверизации, открытую в сторону выхода распыляемых частиц жидкости упомянутого устройства. Отсюда следует, что либо частицы большого размера выходят из устройства, либо необходимо предусмотреть в устройстве средство сбора этих частиц большого размера. Задачей настоящего изобретения является устранение этих недостатков.

Вторым объектом настоящего изобретения является устройство пульверизации, содержащее емкость для жидкости, канал подачи жидкости в зону пульверизации и выходное отверстие зоны пульверизации, через которое поток распыляемых частиц жидкости выходит из зоны пульверизации, отличающееся тем, что упомянутое выходное отверстие сообщается с емкостью для жидкости над уровнем жидкости, причем емкость для жидкости содержит выпускное отверстие для высвобождения распыляемых частиц жидкости, через которое часть распыляемых частиц жидкости, выходящая из выпускного отверстия, выходит из емкости.

Благодаря такой конструкции самые крупные частицы под действием силы тяжести или под действием инерции оседают в емкости, где они соединяются с предназначенной для распыления жидкостью.

Согласно отличительным признакам устройство пульверизации содержит пульверизационную насадку, содержащую канал подачи воздуха под давлением, канал впуска воздуха и канал подачи жидкости, при этом каждый из каналов содержит, по меньшей мере, одно сопло, выходящее в зону пульверизации, в которой воздух под давлением, выходящий из канала подачи воздуха, распыляет жидкость, выходящую из канала подачи жидкости, и средство регулирования положения сопла канала подачи жидкости. Таким образом, устройство характеризуется преимуществами, изложенными в связи с первым объектом настоящего изобретения.

Согласно отличительным признакам устройство содержит канал впуска атмосферного воздуха, содержащий сопло в зоне пульверизации, и отверстие для атмосферного воздуха в емкости для жидкости. Благодаря такой конструкции часть распыляемых частиц жидкости возвращается в зону пульверизации через канал впуска атмосферного воздуха, и повышается концентрация частиц потока.

Согласно отличительным признакам устройство содержит:

- канал всасывания воздуха, содержащий сопло в зоне пульверизации, и в другом отверстии канала всасывания - датчик разрежения; и

- средство обработки сигнала, поступающего от датчика разрежения и характеризующего разрежение внутри канала всасывания.

Согласно отличительным признакам канал всасывания дополнительно содержит отверстие для атмосферного воздуха в емкости для жидкости.

Другие преимущества этих отличительных признаков были указаны выше.

Объектом настоящего изобретения является также способ пульверизации, содержащий:

- этап всасывания распыляемой жидкости из емкости;

- этап нагнетания распыляемой жидкости в зону пульверизации, и отличающийся тем, что дополнительно содержит:

- этап выброса распыляемых частиц жидкости из зоны пульверизации в упомянутую емкость над уровнем жидкости в емкости; и

- этап выхода из емкости части упомянутых распыляемых частиц жидкости.

Согласно отличительным признакам способ дополнительно содержит:

- этап всасывания воздуха в резервуаре; и

- этап нагнетания воздуха, всасываемого в резервуаре, в зону пульверизации.

Согласно отличительным признакам способ дополнительно содержит:

- этап измерения давления в зоне пульверизации; и

- этап обработки результатов упомянутого измерения.

Согласно отличительным признакам во время этапа обработки останавливают работу воздушного компрессора и генерируют сигнал тревоги, когда измерение давления соответствует заранее определенным параметрам изменения.

Согласно отличительным признакам этап измерения осуществляют при помощи датчика измерения разрежения, находящегося в канале всасывания, содержащего отверстие для атмосферного воздуха и сопло в зоне пульверизации.

Другие преимущества, цели и отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, в числе которых:

Фиг.1 изображает вид в разрезе насадки согласно первому частному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения.

Фиг.1а - вид в увеличенном масштабе деталей насадки, показанной на фиг.1.

Фиг.2 - вид в разрезе насадки согласно второму частному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения.

Фиг.3 - вид в разрезе насадки согласно третьему частному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения.

Фиг.4 - вид в разрезе насадки согласно четвертому частному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения.

Фиг.5 - вид в разрезе и в перспективе насадки согласно еще одному частному варианту выполнения первого объекта настоящего изобретения.

Фиг.6 и 7 изображает вид в разрезе частного варианта выполнения устройства пульверизации согласно другому объекту настоящего изобретения.

Фиг.8 изображает более детальный вид устройства, показанного на фиг.6.

Фиг.9 - вид устройства пульверизации, содержащего средства генерирования сигнала тревоги.

Фиг.10 - блок-схема работы устройства пульверизации согласно частному варианту осуществления способа, являющегося объектом настоящего изобретения.

Фиг.11 - схематичный вид обтюратора, выполненного с возможностью использования в вариантах выполнения, показанных на фиг.6-9.

Фиг.12 - схематичный вид варианта выполнения формы сопла канала подачи жидкости, которая может быть использована в каждом из вариантов выполнения настоящего изобретения.

Фиг.13 и 14 изображает вид в перспективе открытого (фиг.13) и закрытого (фиг.14) кофра для устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.1-4 показана насадка 61-64, содержащая, соответственно, корпус насадки, канал 10 подачи воздуха, канал 20 подачи предназначенной для распыления жидкости, зону 30 пульверизации, в которой находятся сопло 15 канала 10 подачи воздуха и сопло 25 канала 20 подачи жидкости, канал 40 впуска атмосферного воздуха, содержащий сопло 45 в зоне 30 пульверизации, при этом зона 30 пульверизации выполнена в корпусе сопла, а различные каналы заходят в упомянутый корпус, в частности эти каналы заходят в отверстия, выполненные в корпусе сопла, при этом между наружными цилиндрическими сторонами каналов и соответствующими цилиндрическими сторонами отверстий выполняют уплотнение. Как показано на фигурах, канал 20 заходит в зону 30 пульверизации, образованную цилиндрической камерой. Как показано на фигурах, канал 20 может быть образован охватывающей частью и охватываемой частью, установленной в охватывающей части путем соединения внатяг или почти внатяг, при этом сопло 25 выполнено в конце охватываемой части. Тип соединения может обеспечивать скольжение охватываемой части внутри охватывающей части или препятствовать этому скольжению.

Как показано также на фигурах, сопло 45 находится в геометрической плоскости, перпендикулярной продольной оси канала 40, а сопло 15 находится в геометрической плоскости, перпендикулярной продольной оси канала 10. Как показано также на фигурах, продольные оси каналов 10, 20 и 40 являются секущими относительно друг друга, и продольная ось канала 10 перпендикулярна к продольным осям каналов 20 и 40. Как показано также на фигурах, каналы 40 и 20 находятся на одной линии в осевом направлении.

Канал 10 подачи воздуха соединен с компрессором (фиг.9), который нагнетает в него воздух под давлением от одной до десяти атмосфер. Канал 20 подачи распыляемой жидкости одним концом соединен с емкостью для распыляемой жидкости (фиг.6, 7 и 9). В зоне 30 пульверизации сопло 15 канала 10 подачи воздуха и сопло 25 канала 20 подачи жидкости расположены таким образом, чтобы за счет эффекта Вентури жидкость всасывалась в зону 30 пульверизации, где поток, выходящий из сопла 15, приводит к созданию потока распыляемых частиц жидкости, известным образом направляемых к выходу 50 зоны 30 пульверизации.

Сопло 61-64 содержит средство 70 регулирования положения сопла 25 канала 20 подачи жидкости. Регулирование можно осуществлять путем продольного перемещения скольжением и/или вращения канала 20 подачи жидкости в сопле 61-64. Для этого канал подачи жидкости может иметь резьбовое сечение, и в отверстии корпуса сопла, предназначенном для установки упомянутого канала, выполняют внутреннюю резьбу, при этом резьба канала взаимодействует с внутренней резьбой отверстия. При таком решении осевое перемещение канала неразрывно связано с его вращением. Согласно варианту выполнения канал 20 всасывания жидкости и соответствующее отверстие выполняют гладкими, что обеспечивает продольное регулирование канала независимо от его регулирования вращением.

Регулирование положения сопла 25 с использованием средства 70 регулирования позволяет менять параметры работы сопла 61-64, компенсировать, по меньшей мере частично, технологические разбросы параметров и адаптировать поток распыляемых частиц жидкости для каждого случая использования. Перемещая сопло 25 в продольном направлении, регулируют, по меньшей мере, средний угол рассеяния распыляемых частиц жидкости относительно оси канала 10 подачи воздуха.

На фиг.1 сопла 15 и 25 почти соприкасаются друг с другом с учетом толщины канала 25. На фиг.2, наоборот, сопло 25 отстоит от сопла 15 на расстояние примерно того же порядка, что и диаметр сопла 25, то есть составляющее от половины до трехкратного значения этого диаметра.

На фиг.3 показаны те же элементы, что и на фиг.2, к которым добавляется коническое расширение 75, продолжающее зону 30 пульверизации в осевом направлении. На фиг.4 показаны те же элементы, что и на фиг.3, к которым добавляется продолжение конического расширения 75 в виде цилиндрической камеры 80, выполняющей роль диафрагмы, то есть удерживающей в боковом направлении поток распыляемых частиц жидкости. Таким образом, самые крупные частицы, которые, как правило, находятся в боковых частях этого потока, оседают на боковой цилиндрической поверхности камеры 80 и стекают под действием тяжести, собираясь либо в зоне пульверизации, либо в емкости для распыляемой жидкости (см. фиг.6-8).

Как показано на фиг.1-3, сопла 25 и 45 расположены в параллельных геометрических плоскостях, а сопло 25 находится в геометрической плоскости, перпендикулярной к продольной оси канала 20, тогда как на фиг.4 сопло 25 подачи жидкости не имеет симметрии вращения относительно оси канала подачи жидкости: плоскость сопла 25 образует с продольной осью канала 25 угол, не равный 90 градусам. В разных вариантах отсутствие симметрии вращения выражается в форме канала 20, которая не является круглой. Средство 70 регулирования выполнено с возможностью регулирования, по меньшей мере, углового положения сопла 25 подачи жидкости относительно оси канала 20 подачи жидкости. Вращение этого канала 20 позволяет менять работу насадки 64.

Хотя это и не показано на фигурах, согласно одному варианту осуществления средство 70 регулирования положения сопла 25 позволяет также регулировать расстояние между этим соплом 25 и соплом 15 вдоль оси сопла 15, регулировать расстояние между этим соплом 25 и осью сопла 15 и/или регулировать угол между осями сопел 15 и 25 при помощи известных механических средств.

На каждой из фиг.1-4 показан канал 40 впуска атмосферного воздуха, который сообщается с зоной 30 пульверизации через сопло 45 и другое отверстие которого сообщается с атмосферным воздухом, например, в емкости для предназначенной для распыления жидкости (см. фиг.6-8). Форма и/или положение сопла 45 канала впуска атмосферного воздуха в зону 30 пульверизации способствуют всасыванию атмосферного воздуха в эту зону, например, за счет эффекта Вентури или за счет явления разрежения, создаваемого на боковых частях зоны 30 пульверизации потоком воздуха, нагнетаемого через сопло 15. Автором изобретения было установлено, что наличие канала 40 впуска атмосферного воздуха позволяет повысить производительность каждого сопла 61-64 по сравнению с таким же соплом, не содержащим канала 40 впуска атмосферного воздуха.

На фиг.5 показана насадка 65, содержащая канал 10 подачи воздуха, цилиндрический канал 85 подачи распыляемой жидкости с одной стороны и впуска атмосферного воздуха с другой стороны, зону 30 пульверизации, в которой находятся сопло 15 канала 10 подачи воздуха и два отверстия 86 и 87 канала 85. Канал 85 выполнен с возможностью скольжения в цилиндрическом отверстии, выполненном в корпусе насадки 65. Таким образом, средство 70 регулирования, образованное этим отверстием, обеспечивает скольжение канала 85 как при вращении вокруг его оси, так и при поступательном движении вдоль его оси, что позволяет изменять положение отверстий 86 и 87 по отношению к соплу 15 и составляет два параметра регулирования работы насадки 65. Кроме отверстий 86 и 87 канал содержит на одном конце отверстие для атмосферного воздуха и на другом конце - отверстие, сообщающееся с емкостью для распыляемой жидкости.

Отверстия 86 и 87 являются круглыми и имеют диаметры, по существу равные диаметру сопла 15. Они расположены симметрично относительно продольной оси канала 85. Таким образом, указанные отверстия диаметрально противоположны друг другу.

На фиг.6-8 показаны емкость 100 для распыляемой жидкости, канал 120 подачи распыляемой жидкости, выполненный в виде полого стержня 121, погруженного в жидкость, содержащуюся в емкости 100, и вспомогательный канал 122, вставленный в насадку 160, при этом упомянутый вспомогательный канал сообщается с каналом 120. Насадка 160 установлена на горлышке емкости при помощи центровочного кольца 161, выполненного в виде отдельной детали или заодно с корпусом насадки. Вокруг верхней части емкости установлено предохранительное кольцо 162, опирающееся блокировочным буртиком 163, который оно содержит в верхней части, на центровочное кольцо 161. Это предохранительное кольцо 162 выполнено несъемным на верхней части емкости. Кроме того, насадка 160 закрыта колпачком 164, в котором выполнены канал 110а подачи воздуха и канал 195 выпуска распыляемой жидкости.

Канал 110а подачи воздуха предпочтительно продолжен патрубком 110b для герметичного соединения с источником сжатого воздуха, например, с выходом сжатого воздуха компрессора. Этот соединительный патрубок 110b может быть вертикальным, как показано на фигуре, и направленным либо вниз, либо вверх, а также может занимать горизонтальное положение.

Колпачок 164 закреплен на центровочном кольце 161 при помощи винтов и перекрывает блокировочный буртик 163, выполненный в предохранительном кольце 162. Каждый из винтов заходит в сквозное отверстие в кольце 161 и в глухую резьбу, выполненную в колпачке 164. При такой конструкции головки винтов находятся во внутреннем объеме емкости или напротив нее и являются недоступными. Таким образом, после закрепления предохранительного кольца 162 на емкости насадку снять невозможно, не разрушив кольцо, и нет доступа к содержимому емкости.

Таким образом, данное устройство может быть одноразовым и выбрасывается после опорожнения емкости от содержащейся в ней жидкости.

Для повышения безопасности и избежания попадания посторонних тел или жидкостей в устройство и, в частности, в емкость как до, так и после полного расходования жидкости, первоначально содержащейся в емкости, различные каналы, доступные снаружи устройства, могут быть оборудованы предохранительными средствами, такими как возвратные клапаны, или другими средствами.

Насадка 160 содержит канал 110 подачи воздуха, сообщающийся с каналом 110а, выполненным в колпачке, вспомогательный канал 122, зону 130 пульверизации, в которой находятся сопло 115 канала 110 подачи воздуха и сопло 125 канала 120 подачи жидкости, выход 150 зоны 130 пульверизации, средство 170 регулирования положения вспомогательного канала 122, коническое расширение 175, продолжающее выход 150 зоны пульверизации, и цилиндрическую камеру 180, продолжающую коническое расширение. Средство 170 регулирования содержит резьбу с микрометрическим шагом. Кроме того, насадка 160 может содержать канал 140 атмосферного воздуха, содержащий сопло 145 в зоне 130 пульверизации. Этот канал атмосферного воздуха сообщается со сквозным каналом 140а, выполненным в колпачке.

Предпочтительно канал 121 подачи распыляемой жидкости содержит на своем нижнем конце фильтр 121а. Этот фильтр погружен в жидкость, содержащуюся в емкости.

Канал атмосферного воздуха или всасывающий канал 140 дополнительно содержит:

- отверстие 142, предназначенное для установки датчика разрежения (см. фиг.9).

В зоне 130 пульверизации сопло 115 канала 110 подачи воздуха и сопло 125 канала 120 подачи жидкости расположены таким образом, чтобы за счет эффекта Вентури жидкость всасывалась в зону 130 пульверизации, где воздушный поток, выходящий из сопла 115, способствует созданию потока распыляемых частиц жидкости, направляемых известным способом к выходу 150 зоны 130 пульверизации.

Автором было обнаружено, что наличие канала 140 впуска атмосферного воздуха позволяет повысить производительность насадки 160 по сравнению с такой же насадкой, не оборудованной каналом 140 впуска атмосферного воздуха. Кроме того, поскольку всасывающий канал засасывает воздух в камеру 180, часть потока, выходящего из насадки, повторно нагнетается в зону пульверизации, что позволяет повысить концентрацию распыляемых частиц жидкости в потоке, выходящем из камеры 180.

Отличительным признаком настоящего изобретения является то, что выходное отверстие 190, через которое поток, выходящий из камеры 180, покидает насадку 160, сообщается с резервуаром 100 жидкости, а емкость 100 жидкости содержит выпускное отверстие 195 для высвобождения распыляемых частиц жидкости, через которое часть распыляемых частиц жидкости, поступающих из выходного отверстия 190, выходит из емкости 100 и из распыляемой жидкости и рассеивается в пространстве, окружающем пульверизационное устройство.

Таким образом, самые крупные распыляемые частицы жидкости под действием силы тяжести или силы инерции оседают в емкости 100, где они соединяются с распыляемой жидкостью.

Предпочтительно выходное отверстие 190 направлено в сторону поверхности жидкости, содержащейся в емкости.

На фиг.9 показано устройство 200 пульверизации, содержащее емкость 100 и насадку 160, компрессор 210, источник 220 электрического питания компрессора 210, датчик 230 давления, средство 240 обработки, генератор 250 сигналов тревоги, источник 260 звука, сигнальную лампочку 270 и информационную сеть 280. Датчик 230 давления установлен на отверстии 142 канала 140 и вырабатывает сигнал, характеризующий давление (или разрежение) в боковых частях зоны 130 пульверизации. Средство 240 обработки, например электронная плата (возможно с микропроцессором), компьютер или пороговая схема, принимает сигнал, вырабатываемый датчиком 230 давления, и в зависимости от заранее определенных критериев изменения этого сигнала генерирует сигналы тревоги при помощи генератора 250 сигналов тревоги, направляемых в источник 260 звука, сигнальную лампочку 270 и/или в информационную сеть 280.

Заранее заданными критериями, например, являются:

- понижение измеренного давления ниже порогового уровня; и/или

- понижение измеренного давления, по меньшей мере, на 10% менее чем за 5 минут.

Автором изобретения было обнаружено, что, когда в сопле 125 не остается жидкости, значение разрежения, фиксируемое датчиком 230 давления, отличается от значения разрежения, когда упомянутое сопло содержит распыляемую жидкость. В варианте выполнения, показанном на фиг.6-9, значение давления, измеренного при отсутствии жидкости в сопле 125, меньше значения давления, измеренного, когда в сопле 125 еще остается распыляемая жидкость.

Генератор 250 сигналов тревоги выполнен с возможностью управления:

- подачей звуковых сигналов источником 260 звука, например динамиком;

- подачей визуальных сигналов сигнальной лампочкой 279, например, выполненной в виде электролюминесцентного диода; и/или

- передачей сигналов тревоги информационной сетью 280, например, выполненной в виде проводной или беспроводной системы, соединенной с платой сбора данных, которая в свою очередь соединена с информационной системой.

Средство обработки также выполнено с возможностью отключения электрического питания компрессора 210 при отсутствии распыляемой жидкости.

На фиг.10 показан начальный этап 300, на котором сопло соединяют с емкостью для распыляемой жидкости таким образом, чтобы выброс соплом распыляемых частиц жидкости происходил внутри емкости.

После этого на этапе 310 включают воздушный компрессор для всасывания распыляемой жидкости из резервуара.

Для каждой части жидкости, всасываемой на этапе 310, затем осуществляется этап 320 нагнетания в зону пульверизации и этап 330 выброса распыляемых частиц жидкости из зоны пульверизации в упомянутую емкость.

После этого часть распыляемых частиц жидкости выходит из емкости через выпускное отверстие на этапе 340.

Одновременно с этапами 320-340 часть воздуха из емкости всасывается в канал атмосферного воздуха на этапе 350 и нагнетается в зону пульверизации на этапе 360.

Одновременно с этапами 320-360 осуществляют этап 370 измерения давления в зоне пульверизации и этап 380 обработки упомянутого измерения. Предпочтительно на этапе 370 измерения производят измерение давления во всасывающем канале, содержащем сопло в зоне пульверизации и, возможно, отверстие для атмосферного воздуха, например, в емкости.

На этапе 380 обработки останавливают работу воздушного компрессора или генерируют сигнал тревоги, когда измерение давления отвечает заранее определенным критериям изменения, раскрытым со ссылкой на фиг.9.

На фиг.11 показана круглая деталь или диафрагма 196, содержащая три боковых отверстия 197, которая может быть установлена в выходном отверстии 190, предпочтительно в заплечике, выполненном в концевой части этого отверстия, а именно противоположно пульверизационной камере (см. фиг.6). Эта круглая деталь предназначена для задержания самых крупных частиц распыляемой жидкости, чтобы они соединялись в крупные капли, в отличие от частиц распыляемой жидкости, которые под силой тяжести падают в емкость 100. Таким образом, избегают образования эмульсии, которая может вызвать окисление распыляемой жидкости.

На фиг.12 показан вариант 26 формы сопла 25 (см. фиг.1-4). В этом варианте отверстие сопла 25 имеет форму, которая не является плоской и образована пересечением цилиндра канала 70 подачи жидкости и цилиндра, который охватывает сопло канала 10 подачи воздуха под давлением и осью которого является канал подачи воздуха под давлением. Автором изобретения было обнаружено, что такая специфическая форма 26 обеспечивает хорошую производительность пульверизационной насадки 61-64. Можно также предусмотреть любую другую форму, например треугольную форму.

Описанное выше устройство предпочтительно помещают в защитный кожух с отделениями, показанный на фиг.13 и 14. Как показано на этих фигурах, кожух содержит крышку с замком. Одно из отделений кожуха предназначено для устройства в соответствии с настоящим изобретением, а другое из отделений кожуха - для компрессора. Выход сжатого воздуха из компрессора соединен при помощи гибкого шланга или жесткой трубки с охватывающим патрубком, закрепленным в первом отделении и выполненным с возможностью соединения с охватывающим патрубком колпачка устройства пульверизации. Еще одно отделение предусмотрено для размещения электронной части устройства.

Предпочтительно для закрепления устройства в кожухе с возможностью его отсоединения это устройство оборудуют стопорным рычагом, предназначенным для взаимодействия путем поворота с двумя крепежными штифтами, закрепленными в первом отделении.

Настоящее изобретение может быть дополнено любыми усовершенствованиями и вариантами с использованием технических эквивалентов, не выходя при этом за рамки настоящего патента.

Реферат

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей. Устройство содержит емкость (100) для жидкости, пульверизационную насадку 160), канал (120) подачи жидкости в зону пульверизации и выходное отверстие зоны пульверизации. Выходное отверстие сообщается с емкостью для жидкости над уровнем жидкости. Емкость для жидкости содержит выпускное отверстие (195) для высвобождения распыляемых частиц жидкости. Пульверизационная насадка (160) содержит канал подачи воздуха под давлением, канал впуска воздуха и канал подачи жидкости. Каждый из каналов содержит, по меньшей мере, одно сопло, выходящее в зону пульверизации, и средство регулирования относительного положения сопла канала подачи жидкости по отношению к соплу канала подачи воздуха под давлением. Способ пульверизации содержит следующие этапы: всасывание распыляемой жидкости из емкости, нагнетание распыляемой жидкости в зону пульверизации, выброс распыляемых частиц жидкости из зоны пульверизации в емкость над уровнем жидкости в емкости, выход из емкости части распыляемых частиц жидкости, всасывание воздуха в резервуар, нагнетание воздуха, всасываемого в резервуаре, в зону пульверизации. Достигается получение мелких частиц жидкости, рассеянных в воздухе. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 ил.

Формула