RU2737161C1 - Hydrovortex kinematic dust suppression method and device for implementation thereof - Google Patents
Hydrovortex kinematic dust suppression method and device for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737161C1 RU2737161C1 RU2020112760A RU2020112760A RU2737161C1 RU 2737161 C1 RU2737161 C1 RU 2737161C1 RU 2020112760 A RU2020112760 A RU 2020112760A RU 2020112760 A RU2020112760 A RU 2020112760A RU 2737161 C1 RU2737161 C1 RU 2737161C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- swirler
- vortex
- nozzle
- kinematic
- Prior art date
Links
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 230000001629 suppression Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 2
- 208000018569 Respiratory Tract disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
- B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
- E21F5/02—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires by wetting or spraying
- E21F5/04—Spraying barriers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам повышения эффективности кинематического гидровихревого пылеподавления и устройствам для их реализации, т.е. гидровихревым кинематическим форсункам, применяемым для распыления жидкости, и может быть использовано для пылеподавления на горных предприятиях в условиях образования мелкодисперсных взрывоопасных пылевых смесей. The invention relates to methods for increasing the efficiency of kinematic hydro-vortex dust suppression and devices for their implementation, i.e. hydro-vortex kinematic nozzles used for spraying liquid, and can be used for dust suppression at mining enterprises in conditions of the formation of finely dispersed explosive dust mixtures.
Известен способ пылеподавления, реализуемый центробежной форсункой с попутными вихревыми потоками, предназначенной для распыления жидкости, растворов состоящей из корпуса с камерой завихрения и соплом, корпус выполнен в виде штуцера с отверстием для подвода жидкости из магистрали, и жестко соединенной с ним цилиндрической, соосной гильзой, а соосно корпусу, в его нижней части, подсоединено сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя первой ступени в виде цилиндрической полости с, по крайней мере, тремя тангенциальными вводами в виде цилиндрических отверстий, а над центробежным завихрителем первой ступени установлена вихревая коническая камера с жестко закрепленным в ней соосным шнеком, который является второй ступенью завихрителя жидкости, при этом центробежный завихритель через полость, соединенную с центральным дросселем, соединен с вихревой конической камерой в ее нижней части, при этом в верхней части коническая камера имеет, по крайней мере, три тангенциальных ввода в виде цилиндрических отверстий, тангенциально расположенных к ее внутренней поверхности, а подвод рабочего тела к тангенциальным вводам осуществляется посредством, по крайней мере, трех цилиндрических отверстий, соединенных с тангенциальными вводами под прямым углом, и оси которых параллельны оси сопла, причем эти отверстия соединены с цилиндрической камерой, расположенной над крышкой конической камеры, перпендикулярно ее оси, при этом над цилиндрической камерой расположен обтекатель, выполненный в виде усеченного конуса с центральным отверстием, соединенным одновременном с цилиндрической камерой и отверстием корпуса для подвода жидкости из магистрали, а между боковой конической поверхностью обтекателя и внутренней конической поверхностью корпуса в месте соединения его с гильзой имеется зазор в виде конического кольца, при этом центробежный завихритель установлен в корпусе с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода жидкости к тангенциальным вводам центробежного завихрителя, цилиндрическая полость которого соединена с выходной конической камерой сопла (Пат. РФ № 2479359 от 27.12.2011 «Центробежная форсунка с попутными вихревыми потоками»).A known method of dust suppression, implemented by a centrifugal nozzle with associated vortex flows, intended for spraying liquid, solutions consisting of a housing with a vortex chamber and a nozzle, the housing is made in the form of a fitting with an opening for supplying liquid from the line, and a cylindrical, coaxial sleeve rigidly connected to it, and coaxially to the body, in its lower part, a nozzle is connected, made in the form of a centrifugal swirler of the first stage in the form of a cylindrical cavity with at least three tangential inlets in the form of cylindrical holes, and above the centrifugal swirler of the first stage, a vortex conical chamber with a rigidly fixed in it by a coaxial screw, which is the second stage of the liquid swirler, while the centrifugal swirler is connected through the cavity connected to the central throttle to the vortex conical chamber in its lower part, while in the upper part the conical chamber has at least three tangential inlets as cylindrical holes tangentially located to its inner surface, and the working fluid is supplied to the tangential inputs by means of at least three cylindrical holes connected to tangential inputs at right angles, and the axes of which are parallel to the axis of the nozzle, and these holes are connected to the cylindrical chamber located above the cover of the conical chamber, perpendicular to its axis, while above the cylindrical chamber there is a fairing made in the form of a truncated cone with a central hole connected simultaneously with the cylindrical chamber and the opening of the body for supplying fluid from the line, and between the lateral conical surface of the fairing and the inner the conical surface of the body at the point of its connection with the sleeve there is a gap in the form of a conical ring, while the centrifugal swirler is installed in the body to form an annular cylindrical chamber for supplying liquid to the tangential inlets of the centrifugal swirler, the cylindrical cavity of which is connected to the outlet conical chamber of the nozzle (US Pat. RF No. 2479359 dated December 27, 2011 "Centrifugal nozzle with associated vortex flows").
Однако данный способ не обеспечивает в полной мере широкого и мелкодисперсного факела распыливаемой жидкости. However, this method does not fully provide a wide and finely dispersed spray of the sprayed liquid.
Наиболее близким по исполнению к предлагаемому способу повышения эффективности пылеподавления путем закручивания мелкодисперсных капель жидкости, и увеличению краевого угла смачивания, является способ пылеподавления, реализуемый центробежной форсункой со встречно-закрученными потоками типа ВЗП, состоящей из корпуса с камерами завихрения и соплом, корпус выполнен в виде штуцера с отверстием для подвода жидкости из магистрали, и жестко соединенной с ним цилиндрической, соосной гильзой с внешней резьбой, в которой последовательно расположены коническая и цилиндрическая полости, соосные с отверстием для подвода жидкости, а соосно корпусу, в его нижней части, подсоединено сопло, выполненное в виде двухступенчатого центробежного цилиндрического завихрителя, соединенного с выходной конической камерой сопла и отделенного от отверстия для подвода жидкости перфорированной перегородкой, закрепленной на торцевой поверхности корпуса завихрителя, обращенной в сторону подвода жидкости, при этом первая ступень завихрителя расположена в его верхней части и включает цилиндрическую камеру, с соосно размещенным в ней штоком, и с закрепленной на нем винтовой пластиной, при этом шток закреплен в центре перфорированной перегородки, а вторая ступень завихрителя расположена соосно с первой и образована кольцевой цилиндрической камерой, соединенной последовательно с цилиндрической камерой первой ступени завихрителя и снабженной тангенциальными вводами для подвода жидкости через цилиндрическую кольцевую полость, образованную корпусом завихрителя и цилиндрической полостью гильзы (Пат. РФ № 2479361 от 18.01.2012 «Центробежная форсунка со встречно-закрученными потоками типа ВЗП»).The closest in execution to the proposed method of increasing the efficiency of dust suppression by swirling finely dispersed drops of liquid, and increasing the contact angle of wetting, is the method of dust suppression, implemented by a centrifugal nozzle with counter-swirling flows of the VZP type, consisting of a body with vortex chambers and a nozzle, the body is made in the form a nozzle with a hole for supplying liquid from the line, and a cylindrical, coaxial sleeve with an external thread rigidly connected to it, in which conical and cylindrical cavities are sequentially located, coaxial with the hole for supplying liquid, and a nozzle is connected coaxially to the body, in its lower part, made in the form of a two-stage centrifugal cylindrical swirler connected to the outlet conical chamber of the nozzle and separated from the opening for the fluid supply by a perforated partition fixed on the end surface of the swirler body facing towards the fluid supply, while the first I stage of the swirler is located in its upper part and includes a cylindrical chamber, with a rod coaxially located in it, and with a screw plate fixed on it, while the rod is fixed in the center of the perforated partition, and the second stage of the swirler is located coaxially with the first and is formed by an annular cylindrical chamber connected in series with the cylindrical chamber of the first stage of the swirler and equipped with tangential inlets for supplying liquid through the cylindrical annular cavity formed by the swirler body and the cylindrical cavity of the liner (US Pat. RF No. 2479361 dated January 18, 2012 "Centrifugal nozzle with counter-swirling flows, type VZP").
Данный способ повышения эффективности пылеподавления обеспечивает выполнение дробления суммарного потока и превращает его в мелкодисперсный поток за счет того, что изменены направления крутки у завихрителей первой и второй ступеней на противоположные. Получение мелкодисперсной фазы происходит за счет дробления капель жидкости в двух в противоположных направлениях вихрях конической камеры сопла. This method of increasing the efficiency of dust suppression provides for the crushing of the total flow and converts it into a finely dispersed flow due to the fact that the directions of swirling at the swirlers of the first and second stages are reversed. The formation of a finely dispersed phase occurs due to the crushing of liquid droplets in two vortices in opposite directions of the nozzle conical chamber.
Однако вышеуказанный способ не в полной мере обеспечивает требуемую эффективность центробежной форсунки, поскольку, не смотря на увеличение факела распыла и мелкодисперсности распыливаемой жидкости, капли жидкости так и остаются не закрученными. Отсутствие вращательного движения капли жидкости снижает фактическое эффективное значение критериев Стокса и Рейнольдса в зоне контакта, способствуя повышению величины поверхностно-адгезионного энергетического барьера и критического уровня аэродинамического энергетического барьера. По этой причине способ, реализуемый в данном изобретении, не позволяет существенно улучшить эффективность пылеподавления.However, the above method does not fully provide the required efficiency of the centrifugal nozzle, since, despite the increase in the spray pattern and the fine dispersion of the sprayed liquid, the liquid drops do not remain swirling. The absence of rotational motion of a liquid droplet reduces the actual effective value of the Stokes and Reynolds criteria in the contact zone, contributing to an increase in the magnitude of the surface-adhesive energy barrier and the critical level of the aerodynamic energy barrier. For this reason, the method implemented in this invention does not significantly improve the efficiency of dust suppression.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в снижении аэродинамического энергетического барьера в процессе контакта вращающихся капель жидкости с частицами пыли и тем самым повышение эффективности пылеулавливания и пылеподавления гидрофобных частиц пыли с медианным диаметром менее 5·10-6 м. Частицы данного размера наиболее взрывоопасны, а также способствуют заболеванию дыхательных путей. Именно закрутка мелкодисперсных капель жидкости на выходе из гидровихревой кинематической форсунке, создаваемая за счет взаимно противоположного направления вращения жидкости на поверхности их соприкосновения за счет тангенсальных напряжений, обусловленных ее вязкостью и диффузией завихренностей, позволяет существенно повысить эффективность коагуляции.The essence of the invention is to reduce the aerodynamic energy barrier in the process of contact of rotating liquid droplets with dust particles and thereby increase the efficiency of dust collection and dust suppression of hydrophobic dust particles with a median diameter of less than 5 × 10 -6 m. Particles of this size are the most explosive, and also contribute to the disease respiratory tract. It is the swirling of finely dispersed liquid droplets at the exit from the hydro-vortex kinematic nozzle, created due to the mutually opposite direction of rotation of the liquid on the surface of their contact due to tangential stresses due to its viscosity and diffusion of vortices, that makes it possible to significantly increase the efficiency of coagulation.
Задачей изобретения является повышение эффективности пылеподавления. Это достигается тем, что предлагаемый способ гидровихревого кинематического пылеподавления увеличивает краевой угол смачивания, позволяя улавливать взрывоопасные гидрофобные частицы пыли за счет гидровихревой кинематической коагуляции, путем закручивания вокруг вектора поступательной скорости мелкодисперсных капель жидкости.The objective of the invention is to improve the efficiency of dust suppression. This is achieved by the fact that the proposed method of hydro-vortex kinematic dust suppression increases the contact angle of wetting, making it possible to capture explosive hydrophobic dust particles due to hydro-vortex kinematic coagulation, by swirling fine liquid droplets around the translational velocity vector.
В прототипе повышение эффективности пылеподавления обеспечивается за счет выполнения дробления суммарного потока и превращения его в мелкодисперсный поток за счет того, что изменены направления крутки у завихрителей первой и второй ступеней на противоположные. Получение мелкодисперсной фазы происходит за счет дробления капель жидкости в двух в противоположных направления вихрях конической камеры сопла. In the prototype, an increase in the efficiency of dust suppression is ensured by performing crushing of the total flow and converting it into a finely dispersed flow due to the fact that the twisting directions of the swirlers of the first and second stages are reversed. The formation of a finely dispersed phase occurs due to the fragmentation of liquid droplets in two in opposite directions vortices of the nozzle conical chamber.
Однако способ не в полной мере обеспечивает требуемую эффективность центробежной форсунки, поскольку, несмотря на увеличение факела распыла и мелкодисперсности распыливаемой жидкости, капли жидкости так и остаются не закрученными.However, the method does not fully provide the required efficiency of the centrifugal nozzle, since, despite the increase in the spray pattern and the fine dispersion of the sprayed liquid, the liquid drops do not remain swirling.
Техническим результатом использования данного изобретения является:The technical result of using this invention is:
- снижение аэродинамического энергетического барьера в процессе контакта вращающихся капель жидкости с частицами пыли;- reduction of the aerodynamic energy barrier in the process of contact of rotating liquid droplets with dust particles;
- повышение эффективности коагуляции;- increasing the efficiency of coagulation;
- повышение эффективности пылеулавливания и пылеподавления гидрофобных частиц пыли с медианным диаметром менее 5·10-6 м, что ведет к снижению взрывоопасности и способствуют к снижению заболеваний дыхательных путей.- increasing the efficiency of dust collection and dust suppression of hydrophobic dust particles with a median diameter of less than 5 · 10 -6 m, which leads to a decrease in explosiveness and contributes to a decrease in respiratory tract diseases.
Задача изобретения решается, а технический результат достигается за счет того, что в способе гидровихревого кинематического пылеподавления, включающего в себя подачу жидкости под давлением в полость гидровихревой кинематической форсунки, разделение ее на два равных по объему потока, раздельную подачу равных объемов жидкости в ступени двухступенчатого завихрителя с взаимно противоположным направлением закрутки относительно оси полости, закручивание разделенных объемов жидкости на первой и второй ступенях завихрителя в устойчивое вихревое движение с взаимно противоположным направлением векторов угловой скорости их вращения, дробление завихренных потоков, с превращением в мелкодисперсный поток жидкости, за счет энергии кинетических моментов вращательного движения противоположно направленных вихревых потоков жидкости при их столкновении, направление с поступательной скоростью мелкодисперсного потока из завихрителя, через кольцевую коническую камеру сопла на выход из гидровихревой кинематической форсунки, при этом капли мелкодисперсного потока жидкости на выходе из кольцевой конической камеры сопла закручивают вокруг их вектора поступательной скорости, сообщая им собственный момент количества движения. The problem of the invention is solved, and the technical result is achieved due to the fact that in the method of hydro-vortex kinematic dust suppression, including the supply of liquid under pressure into the cavity of the hydro-vortex kinematic nozzle, dividing it into two equal volumes of flow, separate supply of equal volumes of liquid in the stages of a two-stage swirler with a mutually opposite direction of swirling relative to the axis of the cavity, swirling of the separated volumes of fluid at the first and second stages of the swirler into a stable vortex motion with a mutually opposite direction of the angular velocity vectors of their rotation, crushing of vortex flows, with transformation into a finely dispersed fluid flow, due to the energy of kinetic moments of rotational motion of oppositely directed vortex flows of liquid when they collide, direction with translational velocity of fine-dispersed flow from the swirler, through the annular conical chamber of the nozzle to the exit from the hydro-vortex kinem tic nozzle, while the droplets of a finely dispersed liquid flow at the exit from the annular conical chamber of the nozzle are twisted around their translational velocity vector, imparting their own angular momentum.
Гидровихревая кинематическая форсунка, реализующая способ гидровихревого кинематического пылеподавления, содержащая корпус, выполненный в виде штуцера с отверстием для подвода жидкости из магистрали, и жестко соединенной с ним цилиндрической, соосной гильзой с внешней резьбой, в которой последовательно расположены коническая и цилиндрическая полости, соосные с отверстием для подвода жидкости, а соосно корпусу, в его нижней части, подсоединено сопло, выполненное в виде двухступенчатого центробежного завихрителя, соединенного с выходной конической камерой сопла и отделенного от отверстия для подвода жидкости перфорированной перегородкой, закрепленной на торцевой поверхности корпуса завихрителя, обращенной в сторону подвода жидкости, при этом первая ступень завихрителя расположена в его верхней части и включает цилиндрическую камеру, с соосно размещенным в ней штоком, и с закрепленной на нем винтовой пластиной, при этом шток закреплен в центре перфорированной перегородки, а вторая ступень завихрителя расположена соосно с первой в цилиндрической кольцевой камере, соединенной последовательно с цилиндрической камерой первой ступени завихрителя, при этом вторая ступень завихрителя выполнена в виде осетангенциального лопаточного направляющего аппарата, закрепленного на обечайке корпуса завихрителя и обечайке выходной конической камеры сопла, а выходная коническая камера выполнена в виде осесимметричного кольцевого комфузорного канала, кольцевой вход в который расположен соосно и симметрично торцу обечайки корпуса завихрителя и установлен последовательно за выходом из осетангециального лопаточного направляющего аппарата и цилиндрической кольцевой камеры, а кольцевой выход из него имеет толщину, не превышающую критический уровень устойчивости жидкости к разрушению и образованию капель под действием аэродинамических сил.Hydraulic vortex kinematic nozzle, which implements the method of hydro-vortex kinematic dust suppression, comprising a body made in the form of a fitting with an opening for supplying liquid from the line, and a cylindrical, coaxial sleeve rigidly connected to it with an external thread, in which conical and cylindrical cavities are located in series, coaxial with the hole for supplying liquid, and coaxially to the body, in its lower part, a nozzle is connected, made in the form of a two-stage centrifugal swirler connected to the outlet conical chamber of the nozzle and separated from the opening for supplying liquid by a perforated partition fixed on the end surface of the swirler body facing the supply side liquid, while the first stage of the swirler is located in its upper part and includes a cylindrical chamber, with a rod coaxially placed in it, and with a screw plate fixed on it, while the rod is fixed in the center of the perforated partition, and the second stage the swirler is located coaxially with the first in a cylindrical annular chamber connected in series with the cylindrical chamber of the first stage of the swirler, while the second stage of the swirler is made in the form of an ossetangential vane guide vane fixed on the shell of the swirler body and the shell of the outlet conical chamber of the nozzle, and the outlet conical chamber is made in in the form of an axisymmetric annular comfuser channel, the annular inlet into which is located coaxially and symmetrically to the end of the swirler housing shell and is installed sequentially after the outlet from the ossetangeal vane guide vane and the cylindrical annular chamber, and the annular outlet from it has a thickness not exceeding the critical level of liquid resistance to destruction and the formation of droplets under the action of aerodynamic forces.
На фиг.1 представлена схема гидровихревой кинематической форсунки, реализующая предложенный способ гидровихревого кинематического пылеподавления.Figure 1 shows a diagram of a hydro-vortex kinematic nozzle that implements the proposed method of hydro-vortex kinematic dust suppression.
На фиг. 2 представлен вид снизу гидровихревой кинематической форсунки.FIG. 2 is a bottom view of the hydro-vortex kinematic nozzle.
Гидровихревая кинематическая форсунка содержит корпус 1, выполненный в виде штуцера с отверстием 2 для подвода жидкости из магистрали, и жестко соединенной с ним цилиндрической, соосной гильзой 3 с внешней резьбой, в которой последовательно расположены коническая 4 и цилиндрическая 5 полости, соосные с отверстием 2 для подвода жидкости, а соосно корпусу 1 в его нижней части, подсоединено сопло 6, выполненное в виде двухступенчатого центробежного завихрителя 7, соединенного с выходной конической камерой 8 сопла 6 и отделенного от отверстия 2 для подвода жидкости перфорированной перегородкой 9, закрепленной на торцевой поверхности корпуса завихрителя 7, обращенной в сторону подвода жидкости, при этом первая ступень завихрителя 7 расположена в его верхней части и включает цилиндрическую камеру 10, с соосно размещенным в ней штоком 11, и с закрепленной на нем винтовой пластиной, при этом шток 11 закреплен в центре перфорированной перегородки 9, а вторая ступень завихрителя 7 расположена соосно с первой в цилиндрической кольцевой камере 12, соединенной последовательно с цилиндрической камерой 10 первой ступени завихрителя и выполнена в виде осетангенциального лопаточного направляющего аппарата 13, закрепленного на обечайке 14 корпуса завихрителя 7 и обечайке 15 выходной конической камеры 8 сопла 6, а выходная коническая камера 8 выполнена в виде осесимметричного кольцевого комфузорного канала 16, кольцевой вход 17 в который расположен соосно и симметрично торцу 18 обечайки 14 корпуса завихрителя 7 и установлен последовательно за выходом из осетангециального лопаточного направляющего аппарата 13 и цилиндрической кольцевой камеры 12, а кольцевой выход 19 из него имеет толщину, не превышающую критический уровень устойчивости жидкости к разрушению и образованию капель под действием аэродинамических сил. Hydraulic vortex kinematic nozzle contains a
На фиг. 3 представлена схема гидровихревой кинематической форсунки, реализующая предложенный способ гидровихревого кинематического пылеподавления, которую для повышения ее эффективности могут быть установлены на выходе из кольцевого комфузорного канала завихрители 20 (Фиг. 4) в виде зеркально симметричных пространственных спиралей Архимеда соответственно взаимно противоположному направлению вращательного движения жидкости.FIG. 3 shows a diagram of a hydro-vortex kinematic nozzle that implements the proposed method of hydro-vortex kinematic dust suppression, which, to increase its efficiency, can be installed at the outlet of the annular komfusorny channel swirlers 20 (Fig. 4) in the form of mirror-symmetric spatial spirals of Archimedes, respectively, mutually opposite direction of the rotational motion of the liquid.
Толщина кольцевого выхода определяется по формуле
Сущность предлагаемого изобретения заключается в снижении аэродинамического энергетического барьера в процессе контакта вращающихся капель жидкости с частицами пыли и тем самым повышение эффективности пылеулавливания и пылеподавления гидрофобных частиц пыли с медианным диаметром менее 5·10-6 м. Частицы данного размера наиболее взрывоопасны, а также способствуют заболеванию дыхательных путей. Именно закрутка мелкодисперсных капель жидкости на выходе из гидровихревой кинематической форсунке, создаваемая за счет взаимно противоположного направления вращения жидкости на поверхности их соприкосновения за счет тангенсальных напряжений, обусловленных ее вязкостью и диффузией завихренностей, позволяет существенно повысить эффективность коагуляции.The essence of the invention is to reduce the aerodynamic energy barrier in the process of contact of rotating liquid droplets with dust particles and thereby increase the efficiency of dust collection and dust suppression of hydrophobic dust particles with a median diameter of less than 5 × 10 -6 m. Particles of this size are the most explosive, and also contribute to the disease respiratory tract. It is the swirling of finely dispersed liquid droplets at the exit from the hydro-vortex kinematic nozzle, created due to the mutually opposite direction of rotation of the liquid on the surface of their contact due to tangential stresses due to its viscosity and diffusion of vortices, that makes it possible to significantly increase the efficiency of coagulation.
Способ гидровихревого кинематического пылеподавления, включающий в себя подачу жидкости под давлением в полость гидровихревой форсунки, разделение ее на два равных по объему потока, подачу в двухступенчатый завихритель с взаимно противоположным направлением закрутки потока относительно оси полости гидровихревой форсунки, дробление завихренных потоков жидкости, с превращением в мелкодисперсный поток, за счет энергии кинетических моментов противоположно направленных вихревых потоков жидкости при их столкновении, направление с поступательной скоростью мелкодисперсного потока из завихрителя, через коническую камеру сопла, на выход из гидровихревой форсунки, при этом мелкодисперсные капли распыляемой жидкости на выходе из сопла закручивают вокруг их вектора поступательной скорости, сообщая им момент количества движения. The method of hydro-vortex kinematic dust suppression, including the supply of liquid under pressure into the cavity of the hydro-vortex nozzle, dividing it into two equal-volume flows, feeding into a two-stage swirler with a mutually opposite direction of flow swirling relative to the axis of the cavity of the hydro-vortex nozzle, crushing of the vortex liquid flows, with transformation fine-dispersed flow, due to the energy of kinetic moments of oppositely directed vortex flows of the liquid during their collision, the direction with the forward speed of the fine-dispersed flow from the swirler, through the conical chamber of the nozzle, to the exit from the hydro-vortex nozzle, while the fine droplets of the sprayed liquid at the exit from the nozzle are twisted around them vectors of translational speed, giving them the angular momentum.
Таким образом, технический результат повышения эффективности пылеподавления достигается за счет гидровихревой кинематической коагуляции, путем закручивания вокруг вектора поступательной скорости мелкодисперсных капель жидкости, что существенно увеличивает краевой угол смачивания, позволяя улавливать взрывоопасные гидрофобные частицы пыли.Thus, the technical result of increasing the efficiency of dust suppression is achieved due to hydro-vortex kinematic coagulation, by swirling finely dispersed liquid droplets around the translational velocity vector, which significantly increases the contact angle of wetting, making it possible to capture explosive hydrophobic dust particles.
Применение данного изобретения позволит снизить минимальный размер поглощаемой пыли в четыре раза, повысить эффективность пылеулавливания до 99 % при одновременном снижении расхода воды на 20 % по сравнению с классическим высоконапорным гидрообеспыливанием. The use of this invention will reduce the minimum size of absorbed dust by four times, increase the efficiency of dust collection up to 99% while reducing water consumption by 20% in comparison with the classic high-pressure hydro-dusting.
Предложенная технология пылеподавления может быть использована на горных предприятиях в условиях образования мелкодисперсных взрывоопасных пылевых смесей.The proposed technology of dust suppression can be used at mining enterprises in conditions of the formation of finely dispersed explosive dust mixtures.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020112760A RU2737161C1 (en) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | Hydrovortex kinematic dust suppression method and device for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020112760A RU2737161C1 (en) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | Hydrovortex kinematic dust suppression method and device for implementation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2737161C1 true RU2737161C1 (en) | 2020-11-25 |
Family
ID=73543757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020112760A RU2737161C1 (en) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | Hydrovortex kinematic dust suppression method and device for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2737161C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU208623U1 (en) * | 2021-08-17 | 2021-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» | Hydrovortex classifier |
| CN114109480A (en) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 太原理工大学 | Use method of dust coagulation device based on gas atomization vortex fluid generation unit group |
| RU2770974C1 (en) * | 2021-07-13 | 2022-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Method for hydro-vortex classification of micro-nanoparticles and a device for its implementation |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1006778A1 (en) * | 1980-04-21 | 1983-03-23 | Донецкий государственный проектно-конструкторский и экспериментальный институт комплексной механизации шахт | Swirl nozzle for dust suppression |
| SU1708430A1 (en) * | 1990-01-26 | 1992-01-30 | Ростовский инженерно-строительный институт | Method of dispersion of liquid and device for its realization |
| RU2479361C1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Centrifugal atomiser with flows swirled in opposite directions |
| RU2532168C1 (en) * | 2013-10-18 | 2014-10-27 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov centrifugal atomiser with opposite swirl flows of vzp type |
| RU2543861C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-03-10 | Олег Савельевич Кочетов | Radial-flow vortex nozzle |
| CN205650364U (en) * | 2016-04-18 | 2016-10-19 | 昆明奥图环保设备股份有限公司 | A atomizer for penetrating fog dust fall equipment |
| RU2657488C1 (en) * | 2017-11-08 | 2018-06-14 | Олег Савельевич Кочетов | Vortex atomizer with a vortex unit |
| CN208494610U (en) * | 2018-04-25 | 2019-02-15 | 湖北中医药高等专科学校 | A kind of automated spray is gone out the water mist spraying head of dirt |
-
2020
- 2020-03-31 RU RU2020112760A patent/RU2737161C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1006778A1 (en) * | 1980-04-21 | 1983-03-23 | Донецкий государственный проектно-конструкторский и экспериментальный институт комплексной механизации шахт | Swirl nozzle for dust suppression |
| SU1708430A1 (en) * | 1990-01-26 | 1992-01-30 | Ростовский инженерно-строительный институт | Method of dispersion of liquid and device for its realization |
| RU2479361C1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-04-20 | Олег Савельевич Кочетов | Centrifugal atomiser with flows swirled in opposite directions |
| RU2532168C1 (en) * | 2013-10-18 | 2014-10-27 | Олег Савельевич Кочетов | Kochetov centrifugal atomiser with opposite swirl flows of vzp type |
| RU2543861C1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-03-10 | Олег Савельевич Кочетов | Radial-flow vortex nozzle |
| CN205650364U (en) * | 2016-04-18 | 2016-10-19 | 昆明奥图环保设备股份有限公司 | A atomizer for penetrating fog dust fall equipment |
| RU2657488C1 (en) * | 2017-11-08 | 2018-06-14 | Олег Савельевич Кочетов | Vortex atomizer with a vortex unit |
| CN208494610U (en) * | 2018-04-25 | 2019-02-15 | 湖北中医药高等专科学校 | A kind of automated spray is gone out the water mist spraying head of dirt |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770974C1 (en) * | 2021-07-13 | 2022-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | Method for hydro-vortex classification of micro-nanoparticles and a device for its implementation |
| RU208623U1 (en) * | 2021-08-17 | 2021-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» | Hydrovortex classifier |
| CN114109480A (en) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 太原理工大学 | Use method of dust coagulation device based on gas atomization vortex fluid generation unit group |
| CN114109480B (en) * | 2021-11-23 | 2023-06-02 | 太原理工大学 | Application method of dust condensing device based on gas atomization vortex fluid generation unit group |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2737161C1 (en) | Hydrovortex kinematic dust suppression method and device for implementation thereof | |
| CN111889292B (en) | Air-assisted electrostatic ultrasonic atomization nozzle and method | |
| RU2612631C1 (en) | Vortex jet | |
| CN201020420Y (en) | High volume whirlpool pressure nozzle | |
| RU2482902C1 (en) | Venturi scrubber | |
| CN112431693B (en) | Pin injector, rocket engine and rocket | |
| RU2479360C1 (en) | Swirl atomiser | |
| RU2486965C2 (en) | Swirling nozzle | |
| CN114738796A (en) | Air atomizing nozzle with rotary oil pipe | |
| RU2513403C1 (en) | Disc-type sprinkler | |
| RU2482925C1 (en) | Kochetov's radial-flow vortex nozzle | |
| RU2258567C1 (en) | Liquid sprayer | |
| RU2681640C1 (en) | Biological preparation active composition sprayer | |
| CN104759365B (en) | A kind of quick air collecting pipe of drainage underground | |
| CN215997155U (en) | Double-fluid nozzle | |
| CN212468538U (en) | Nozzle capable of realizing synergistic atomization of bubbles | |
| RU2623765C1 (en) | Vortex dust collector | |
| RU2614672C1 (en) | Vortex nozzle | |
| RU2669832C2 (en) | Venturi scrubber | |
| CN113798076A (en) | Double-fluid nozzle | |
| RU2611867C1 (en) | Nozzle of disk injector | |
| RU2800452C1 (en) | Liquid dispersion method and device for its implementation | |
| RU2647028C1 (en) | Nozzle of the disk spayer | |
| RU181323U1 (en) | INJECTOR FOR SPRAYING THE WORKING COMPOSITION OF A BIOLOGICAL PRODUCT | |
| CN210021543U (en) | Ultrasonic superfine atomizing spray head |