Распылитель форсунки

Авторы патента:

B05B1/02 - Распыление; пульверизация; распылительные насадки (сопла) (смесители-распылители с соплами B01F 5/20; способы нанесения жидкостей или других текучих веществ на поверхность разбрызгиванием B05D; устройства для откачивания жидкостей F04; клапаны, например для водопроводов F16K)

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для распыления жидкостей, и может быть использована в различных отраслях промышленности, например, в системах кондиционирования воздуха, в жидкостных охладителях, для снижения запыленности воздуха, например, в горной промышленности, а также в оборудовании других технологических процессов. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание распылителя форсунки простого по конструкции, использование которого обеспечит получение такого технического результата как максимально возможное увеличение угла раскрытия факела за счет создания факела мелкодисперсного водовоздушного тумана. Это позволит применять данное техническое решение в различных конструкциях форсунок, работающих в жидких средах, в том числе и для распыления смеси плохосмешивающихся жидкостей (например, мазута и воды). Сущность полезной модели заключается в том, что распылитель форсунки представляет собой корпус с входным отверстием, выполненный в виде металлического стакана, на дне которого имеется жиклер, причем корпус соединен со штуцером подвода распыляемой жидкой среды. Жиклер выполнен непосредственно в дне стакана в виде двух параллельных прорезей, длина которых и расстояние между ними подбирается эмпирически в зависимости от давления подаваемой жидкой среды и диаметра корпуса распылителя. При этом металл между прорезями вогнут внутрь корпуса распылителя с образованием арочного элемента. В частных случаях полезной модели в целях упрощения технологии изготовления распылителя дно стакана может быть выполнено в виде съемной крышки и кроме того крышка может быть выполнена из тонкого листового материала.

Известно техническое решение двухступенчатой центробежной форсунки по патенту Германии DE 909389, состоящей из цилиндрического стакана с каналами в стенке и профилированным выходным отверстием, с установленной проставкой, разделяющей полость форсунки на полость завихрителя и полость с жидким компонентом. Недостатком данной конструкции является сложность изготовления каналов, расположенных в стенке цилиндрического стакана, сложность подключения каналов независимо друг от друга, а также некачественное распыление при изменении расхода в силу отсутствия цилиндрического сопла.

Известна форсунка плоскоструйная по А.С. 866232, содержащая корпус с наружной резьбой для установки форсунки в узле системы пылеподавления. В отверстии корпуса установлена вставка, имеющая паз для формирования плоского факела. Для фиксирования вставки в отверстии корпуса имеется кольцевая расточка, в которую вставлено уплотнительное кольцо. Вставка установлена подвижно с возможностью поворота вокруг своей оси. Недостатком этой форсунки является формирование факела только за счет напора струи воды и, как следствие, невозможность создания мелкодисперсного водяного факела (спрея).

Известно техническое решение форсунки по патенту РФ на полезную модель 136091, принятое за прототип. Согласно этому решению форсунка для создания водовоздушного тумана содержит корпус, в котором расположены каналы для подачи воды и воздушной смеси под давлением в камеру смешения, имеющую сопло для выхода водовоздушной смеси. При этом корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, хвостовик подпружинен и подвижен в осевом направлении, вода подается в камеру смешения через каналы, расположенные в хвостовике, а воздушная смесь подается в камеру смешения через отверстия расположенные в жиклере, сопло для выхода водовоз душной смеси имеет скосы высотой до 3 мм, под углом 45° и менее к центральной оси, а хвостовик содержит упорное кольцо, каналов для подачи воды один и более. Однако хотя за счет этого решения форсунки, видимо, можно увеличить угол раскрытия факела и дальность орошения, оно достаточно сложно.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание распылителя форсунки простого по конструкции, использование которого обеспечит получение такого технического результата как максимально возможное увеличение угла раскрытия факела за счет создания факела мелкодисперсного водовоздушного тумана. Это позволит применять данное техническое решение в различных конструкциях форсунок, работающих в жидких средах, в том числе и для распыления смеси плохосмешивающихся жидкостей (например, мазута и воды).

Получение указанного технического результата основывается на использовании эффекта автоколебательного течения воздуха. Эмпирическим путем было обнаружено, что течения, формирующиеся при выходе воздуха или воды из прямоугольных отверстий, перекрытых арками (в некоторых источниках именуемые «лунками»), после обтекания кромок выходных отверстий под аркой происходит попеременное поджатие одного течения другим, что генерирует срыв вихревых структур, приводя к появлению устойчивого автоколебательного результирующего течения, направленного попеременно в разные стороны по оси арки (См., например, Авдеева Т.П. «Воздухораспределение динамически неустойчивыми потоками» Дис. на соискание уч. ст. д.т.н. - Л.: СПбГАСУ, 2001. - 360 с).

Сущность полезной модели заключается в том, что распылитель форсунки представляет собой корпус с входным отверстием, выполненный в виде металлического стакана, на дне которого имеется жиклер, причем корпус соединен со штуцером подвода распыляемой жидкой среды. Жиклер выполнен непосредственно в дне стакана в виде двух параллельных прорезей, длина которых и расстояние между ними подбирается эмпирически в зависимости от давления подаваемой жидкой среды и диаметра корпуса распылителя. При этом металл между прорезями вогнут внутрь корпуса распылителя с образованием арочного элемента.

В частных случаях полезной модели в целях упрощения технологии изготовления распылителя дно стакана может быть выполнено в виде съемной крышки и кроме того крышка может быть выполнена из тонкого листового материала.

Сущность полезной модели поясняется на рисунке (фиг.), на которой показано условное изображение распылителя форсунки с отдельной проекцией арочного элемента и изображены: корпус с входным отверстием 1, жиклер 2, штуцер 3, соединяющий распылитель и трубопровод, съемная крышка 4 и трубопровод 5, на котором установлен корпус распылителя.

Жидкость (или смесь жидкостей или смесь жидкости и газа), поступающая под давлением не менее 4 бар из трубопровода поступает в стакан и затем мелкодисперсно распыляется через жиклер с большим углом распыла из-за возникающего явления высокой амплитуды автоколебаний при истечении жидкости из прямоугольного отверстия, перекрытого арочным элементом, когда первая струя из одного отверстия поджимает вторую струю из другого отверстия и истекает с большей скоростью, затем вторая струя, набирая энергию, начинает поджимать первую струю и истекает с большей скоростью в результате этих колебаний создаются мелкодисперсные вихри, которые перемешиваются между собой и с окружающим воздухом. Если по трубопроводу поступает смесь из различных сред, то при истечении из жиклера происходит их тщательное перемешивание. Таким образом, заявленный распылитель форсунки может быть использован для распыления воды в душевых насадках различного применения, в системах адиабатного охлаждения, сжигания топлива, смешивание сплошных сред.

1. Распылитель форсунки, содержащий корпус с входным отверстием, выполненный в виде металлического стакана, на дне которого имеется жиклер, причем корпус соединен со штуцером подвода распыляемой жидкой среды из трубопровода, отличающийся тем, что жиклер выполнен в виде двух параллельных прорезей, металл между которыми вогнут внутрь корпуса с образованием арочного элемента, размеры которого зависят от давления в трубопроводе.

2. Распылитель форсунки по п.1, отличающийся тем, что дно стакана выполнено в виде съемной крышки.

3. Распылитель форсунки по п.2, отличающийся тем, что крышка выполнена из тонкого листового материала.