Результат интеллектуальной деятельности: РАСПЫЛИТЕЛЬ ВРАЩАЮЩИЙСЯ МЕЛКОКАПЕЛЬНЫЙ

Изобретение относится к области использования авиации в сельском и лесном хозяйстве для обработки ядохимикатами и другими жидкими средами.

Известен распылитель вращающийся мелкокапельный, который принят за прототип (см. изобретение RU №2178759 С2 от 27 марта 2000 г.), содержащий крыльчатку, закрепленную на втулке, на которой соосно закреплены дефлектор и распылительный элемент и которая установлена на подшипниках на полой оси с выходом рабочей жидкости на дефлектор, при этом распылительный элемент выполнен в виде цилиндрической сетчатой коробки, охватывающей дефлектор, в которой соосно над дефлектором расположена диффузорная трубка в виде двух усеченных конусов.

Совпадающими признаками с известным устройством являются наличие крыльчатки, закрепленной на втулке, на которой соосно закреплены дефлектор и распылительный элемент и которая установлена на подшипниках на полой оси с выходом рабочей жидкости на дефлектор.

Недостатком прототипа является наличие конструктивно сложных деталей - диффузорной трубки и дефлектора. Кроме того, наличие сетчатой коробки дополнительно усложняет изготовление и сборку распылителя, создает условия для быстрого засорения его продуктами распыла, затрудняет процесс очистки распылителя, повышает требования к чистоте распыливаемой жидкости.

Предлагаемым изобретением решается задача упрощения конструкции распылителя для обеспечения простоты его изготовления, сборки и очистки с одновременным устранением условий для быстрого загрязнения деталей распылителя и снижением требований к чистоте распыливаемой жидкости.

Для достижения названного технического результата в распылителе вращающемся мелкокапельном, содержащем крыльчатку, закрепленную на втулке, на которой соосно закреплены дефлектор и распылительный элемент и которая установлена на подшипниках на полой оси с выходом рабочей жидкости на дефлектор, дефлектор и распылительный элемент выполнены в виде чередующихся дисков, причем диски дефлектора выполнены с меньшим наружным диаметром и имеют на выходе по окружности загиб, направленный к дискам распылительного элемента, а выход рабочей жидкости на дефлектор выполнен в боковой стенке полой оси в виде отверстий между соответствующими дисками распылительного элемента и дефлектора.

Кроме того, для обеспечения тонкого распыла рабочих жидкостей с увеличенной вязкостью и уменьшения влияния на качество распыла при колебаниях углов атаки и скольжения летательного аппарата в полете диски распылительного элемента могут иметь на выходе загиб, противоположный направлению загиба дисков дефлектора, и установлены с направлением загиба по направлению потока воздуха; для повышения равномерности фракционно-дисперсного состава распыленной жидкой среды наружный диаметр последующего по потоку воздуха диска распылительного элемента может быть выполнен больше предыдущего; для экономии рабочей жидкости распылитель может быть снабжен клапаном расхода с возможностью открытия при достижении рабочего давления жидкости на входе в распылитель.

Отличительными признаками предлагаемого распылителя являются выполнение дефлектора и распылительного элемента в виде чередующихся дисков, причем диски дефлектора выполнены с меньшим наружным диаметром и имеют на выходе по окружности загиб, направленный к дискам распылительного элемента, а выход рабочей жидкости на дефлектор выполнен в боковой стенке полой оси в виде отверстий между соответствующими дисками распылительного элемента и дефлектора, кроме того, дополнительно, наличие на дисках распылительного элемента загиба, противоположного направлению загиба дисков дефлектора, и установка дисков распылительного элемента с направлением загиба по направлению потока воздуха; выполнение наружного диаметра последующего по направлению потока воздуха диска распылительного элемента больше предыдущего; снабжение распылителя клапаном расхода с возможностью открытия при достижении рабочего давления жидкости на входе в распылитель.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, достигается следующий технический результат: распылитель состоит из конструктивно простых деталей, обеспечивается простота изготовления и сборки распылителя; открытые каналы между дисками распылительного элемента и дисками дефлектора упрощают его очистку, не создают условия для быстрого загрязнения деталей распылителя и снижают требования к чистоте распыливаемой жидкости. Дополнительно, благодаря загибу на дисках распылительного элемента предотвращается ухудшение качества распыла при колебаниях углов атаки и скольжение летательного аппарата в полете и обеспечивается распыливание рабочих жидкостей с увеличенной вязкостью; благодаря выполнению наружного диаметра последующего по потоку воздуха диска распылительного элемента больше предыдущего повышается равномерность фракционно-дисперсного состава распыленной жидкости и предотвращается ухудшение качества распыла при колебаниях углов атаки и скольжение летательного аппарата в полете; снабжение распылителя клапаном расхода, открывающимся при достижении рабочего давления жидкости на входе в распылитель, исключает распыливание рабочей жидкости с расходом больше или меньше рабочего, что уменьшает количество неэффективно используемой рабочей жидкости и уменьшает потребную для обработки массу жидкости, дополнительно предотвращается и возможный заброс рабочего давления в магистрали подачи рабочей жидкости.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено. Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенное устройство не известно из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию охраноспособности «новое».

Предложенное техническое решение может найти применение для обработки ядохимикатами и другими жидкими средами территорий в сельском и лесном хозяйствах.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2, 3, 4.

На фиг.1 изображен распылитель вращающийся мелкокапельный в сборе по п.1. формулы с дисками распылительного элемента, имеющими на выходе по окружности загиб, противоположный направлению загиба дисков дефлектора, и установленными с направлением загиба по направлению потока воздуха (п.2 формулы).

На фиг.2 изображен вариант конструкции распылителя вращающегося мелкокапельного, у которого наружный диаметр последующего диска распылительного элемента больше предыдущего (п.3 формулы), снабженного клапаном расхода с возможностью открытия при достижении рабочего давления жидкости на входе в распылитель (п.4 формулы).

На фиг.3 изображено место А фиг.1 - установка дисков дефлектора и распылительного элемента через распорные калибровочные втулки распылителя.

На фиг.4 изображено место Г фиг.2 - устройство клапана расхода и его соединение с полой осью распылителя по п.4 формулы.

Представленный на чертежах, фиг.1-фиг.4, распылитель вращающийся мелкокапельный содержит верхнюю и нижнюю втулки 1 и 2, крыльчатку 3, подшипники 4, полую ось 5, закрытую заглушкой 6, распылительный элемент в виде пакета дисков 7 и дефлектор в виде пакета дисков 8. Диски 7 и 8 размещены последовательно через распорные калибровочные втулки 9 и закреплены соосно между втулками 1 и 2 стяжными болтами 10 с гайками.

Верхняя втулка 1 соединена с фланцем 12 винтами 11; между втулкой 1 и фланцем 12 зажаты зубчатые втулки 13 лопастей крыльчатки 3, позволяющие устанавливать лопасти под необходимым углом.

В полой оси 5 имеются отверстия 14, расположенные в зоне Д между дисками 7 распылительного элемента и дисками 8 дефлектора (см. фиг.3).

Клапан расхода 15 (см. фиг..4) содержит корпус, состоящий из верхней части 16 и нижней части 17 с хвостовиком, имеющим наружную резьбу и сквозное отверстие; между частями 16 и 17 корпуса клапана 15 зажата эластичная мембрана 18 с отверстием в центре. Резьбовая ось 19 имеет утолщенную головку в виде полой втулки, в которую завальцован сферический клапан 20, и резьбовую хвостовую часть, проходящую через отверстие мембраны 18. Сферический клапан 20 поджат пружиной 23 через распорную втулку 22, шайбу 21, эластичную мембрану 18 и резьбовую ось 19 к посадочному месту оси 5 на входе в канал 24. На резьбовую ось 19 одета центрирующая втулка 25, определяющая положение сферического клапана 20 по отверстию в резьбовой гайке 26, навернутой на резьбу хвостовика нижней части 17 корпуса клапана 15 и поджимающей пружину 23. Положение гайки 26 на нижней части 17 корпуса клапана 15 фиксируется контровочной гайкой 27. Клапан расхода 15 к оси 5 крепится верхней частью 16 корпуса с помощью установочных винтов 28.

Крепление распылителя по п.п.1-3 на летательном аппарате осуществляется через ось 5, а для крепления распылителя по п.4 верхняя часть 16 корпуса клапана расхода 15 содержит фланец 29.

Распылитель по п.1 формулы работает следующим образом.

В полете воздушный поток, обтекающий летательный аппарат, вращает крыльчатку 3, закрепленную на верхней втулке 1. Втулки 1 и 2 с закрепленным между ними стяжными болтами 10 с гайками пакетом из дисков 7 распылительного элемента и дисков 8 дефлектора вращаются на подшипниках 4. Рабочая жидкость подается по стрелке Б в канал 24 оси 5, по которому жидкость устремляется через отверстия 14 и попадает на вращающиеся поверхности загиба дисков 8 дефлектора, растекаясь по ним в виде пленки и предварительно закручиваясь за счет сил трения. Благодаря направлению загиба дисков 8 дефлектора к дискам 7 распылительного элемента и действию центробежной силы, рабочая жидкость, срываясь с кромок дисков 8, "прижимается" к вращающимся поверхностям дисков 7 и, растекаясь по ним за счет центробежной силы и силы трения в виде тонкой пленки, движется к крайним кромкам дисков 7, срывается с них и попадает в воздушный поток, который осуществляет дробление тонких пленок рабочей жидкости на мелкие капли. Благодаря тому, что движение жидкости через распылитель по дискам 7 и 8 обеспечивается за счет центробежных сил, конструкция распылителя не требует малых зазоров между дисками 7 распылительного элемента и между выходной кромкой дисков 8 дефлектора и поверхностью дисков 7, поэтому не создаются условия для быстрого загрязнения конструкции распылителя, а открытые внутренние полости обеспечивают очистку его поверхностей путем промывки струей моющего раствора. Основные элементы конструкции распылителя - распылительное устройство и дефлектор выполнены из дисков 7 и 8 простой конструкции, их сборка осуществляется путем набора пакета из чередующихся деталей - дисков 7 и 8 и одинаковых шайб 9, что обеспечивает высокую технологичность и простоту как изготовления, так и сборки распылителя.

Распылитель по п.2 формулы изобретения работает аналогично распылителю по п.1 формулы. Дополнительно, благодаря наличию загиба у дисков 7 на угол f° (см. фиг.3) действующая на пленку жидкости центробежная сила F раскладывается на силу Р, прижимающую жидкость к поверхности диска 7, и силу Q, сносящую жидкость к крайней кромке диска 7 и в поток воздуха. Наличие прижимающей силы Р позволяет обеспечить растекание в пленку с необходимой для распыла толщиной рабочих жидкостей, имеющих увеличенную вязкость. Кроме того, наличие загиба с образованием угла f° исключает "запирание" распылителя воздушным потоком, то есть попадание воздушного потока в зазор между соседними дисками 7 при колебаниях углов атаки и скольжение летательного аппарата в диапазоне углов от 0° до ± f°, что и обеспечивает минимизацию влияния этих колебаний на качество распыливания рабочей жидкости.

Распылитель по п.3 формулы изобретения работает аналогично распылителю по п.1 и п.2 формулы. Дополнительно, при такой форме пакета из дисков 7 рабочая жидкость, выходящая с кромок последующих дисков 7, взаимодействует с воздушным потоком, менее искаженным от взаимодействия с предыдущими дисками 7, при этом взаимодействие обеспечивается по большему периметру, пропорционально увеличению диаметра последующих дисков, что выравнивает условия распыла на дисках 7 распылителя 15, уменьшая количество крупных капель жидкости, распыленной последующими дисками 7, и, тем самым, увеличивая количество жидкости, распыленной с каплями необходимого размера. Кроме того, наличие угла раствора α° пакета из дисков распылительного элемента при колебаниях углов атаки и скольжения летательного аппарата в пределах диапазона углов от 0° до ± 0,5α° обеспечивает попадание потока воздуха по периферии каждого диска 7, при этом исключается затенение последующего диска предыдущим, что и обеспечивает минимизацию влияния этих колебаний на ухудшение качества распыления рабочей жидкости.

Распылитель по п.4 формулы изобретения работает аналогично распылителю по п.3 формулы.

Отличие заключается в том, что для обеспечения распыления рабочая жидкость поступает по стрелке В в клапан 15 распылителя (фиг.2) и до момента нарастания давления во внутренней полости клапана 15 над эластичной мембраной 18 до уровня рабочего давления сферический клапан 20 поджат пружиной 23 через распорную втулку 22, шайбу 21, мембрану 18 и резьбовую ось 19 к посадочному месту оси 5 на входе в канал 24. При достижении необходимого рабочего давления в полости клапана 15 над мембраной 18 усилие от давления рабочей жидкости превышает усилие затяжки пружины 23, которая сжимается, и сферический клапан 20 перемещается, открывая вход в канал 24 оси 5 для прохода жидкости.

Открытое или закрытое положение клапана расхода 15 определяется положением шарового клапана 20, которое при настройке давления срабатывания фиксируется по меткам (см. фиг.4) на центрирующей пружину 23 втулке 25. Использование клапана 15 предотвращает нерациональное распыление рабочей жидкости с расходом больше или меньше заданного при различных характеристиках выхода магистрали подачи на рабочий режим, с медленным или ступенчатым нарастанием рабочего давления. Одновременно, наличие закрытого клапана 15, в начальный момент, при пуске распылителя в работу, уменьшает величину разгона рабочей жидкости при заполнении магистрали подачи за счет сжатия воздуха и увеличения давления, создающего тормозящее усилие на движущийся столб жидкости, предотвращая возможный заброс давления в подающей магистрали из-за эффекта гидравлического удара.