Форсунка для гидросбива окалины

Полезная модель относится к области металлургии, в частности к устройствам для гидросбива окалины, то-есть гидромеханической очитке изделий изготавливаемых горячей прокаткой и может найти применение на прокатных станах горячей прокатки слябов, блюмов, листового и сортового проката, труб и т.п. Форсунка для гидросбива окалины состоит из твердосплавного сопла, промежуточной втулки, рассекателя, корпуса с ориентирующими лысками и фильтра, установленных в патрубке коллектора. Новизна состоит в том, что осевое отверстие сопла выполнено коническим по всей длине, с углом конуса не более 30°, и образует в зоне малой оси овального рабочего отверстия между образующими конуса и гранями углового торцевого паза усиленную рабочую кромку в виде тупого угла; рассекатель же выполнен в виде набора V-образных лепестков, установленных в обойму; отверстие в патрубке со стороны крепления форсунки выполнено цилиндрическим глухим, а со стороны коллектора на торце выполнены паз, выходящий в цилиндрическое глухое отверстие и сопрягающийся по ширине с ориентирующими лысками на корпусе. Использование предлагаемой полезной модели позволит повысить износостойкость форсунок от 1,5 до 3 раз, увеличить эффективность гидросбива и снизить финансовые затраты на их приобретение и эксплуатацию.

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии, в частности к устройствам для гидросбива окалины, то есть гидромеханической очистки изделий, изготавливаемых горячей прокаткой и может найти применение на прокатных станах для горячей прокатки слябов, блюмов, листового и сортового проката, труб и т.п.

Известны форсунки для гидросбива окалины фирмы Lechler (ФРГ) серии SCALEMASTER ^R HP с улучшенными рабочими

характеристиками, (см. Интернет-сайт: ; серия SCALEMASTER^R HP стр.2, 3, 4), состоящие из твердосплавного сопла, установленного в корпусе (т.е. «форсунки»), накидной гайки, рассекателя («стабилизирующего крыла»), щелевого фильтра и привариваемого к коллектору патрубка («ниппеля»).

Недостатками форсунок SCALEMASTER^R HP являются: недостаточно высокая износостойкость твердосплавного сопла (около 4-х месяцев), значительное гидравлическое сопротивление рассекателя и высокая трудоемкость изготовления рассекателя и некруглого ориентирующего отверстия в привариваемом патрубке («ниппеле»).

За прототип принята форсунка для удаления окалины фирмы Spraying Sistems, США, (см. Интернет-сайт: www.; серия Hi Scale Jet, стр.10), состоящая из твердосплавного сопла с цилиндрическим отверстием, переходящим в рабочей зоне в сферу или конус с большим углом (более 60°); корпуса с двумя ориентирующими лысками по наружному диаметру; рассекателя («стабилизатора») в виде стержня с 8 продольными ребрамии привариваемого патрубка со сквозным некруглым ориентирующим отверстием.

Недостатками этих форсунок являются: сравнительно низкая износостойкость сопел (не более 4-х месяцев), значительное гидравлическое сопротивление рассекателя и сопла и высокая трудоемкость изготовления патрубка и рассекателя.

Техническим результатом полезной модели является повышение износостойкости сопла форсунки, снижение гидравлического сопротивления и снижение трудозатрат при изготовлении.

Этот результат достигается за счет того, что форсунка состоит из твердосплавного сопла, промежуточной втулки, рассекателя, корпуса с ориентирующими лысками и фильтра, установленных в патрубке коллектора. Новизна состоит в том, что осевое отверстие сопла выполнено коническим по всей длине, с углом конуса не более 30°, и образует в зоне малой оси овального рабочего отверстия между образующими конуса и гранями углового торцевого паза усиленную рабочую кромку в виде тупого угла; рассекатель же выполнен в виде набора V-образных лепестков, установленных в обойму; отверстие в патрубке со стороны крепления форсунки выполнено цилиндрическим глухим, а со стороны коллектора на торце выполнен паз, выходящий в цилиндрическое глухое отверстие и сопрягающийся по ширине с ориентирующими лысками на корпусе.

На фигуре 1. прилагаемых чертежей изображен продольный разрез форсунки в собранном виде.

На фигуре 2 - вид А со стороны торца сопла без накидной гайки.

На фигуре 3 - Б-Б поперечный разрез форсунки по рассекателю.

На фигуре 4 - выноска I сопла в увеличенном виде.

На фигуре 5 - вид В со стороны щелевого фильтра

На фигуре 6 - V-образный лепесток рассекателя.

Предлагаемая форсунка состоит из твердосплавного сопла 1, промежуточной втулки 2, рассекателя 3, установленных в корпусе 4 и затянутых по оси фильтром 5. Форсунка установлена в патрубок 6, приваренный к коллектору 7 и закреплена в нем накидной гайкой 8 через прокладку 9.

На рабочем торце сопла 1 выполнены угловой паз с гранями 10 и ориентирующие выступы 11. Осевое отверстие сопла представляет собой конус 12 по всей длине с углом не более 30°. Конус 12 вершиной входит в угловой паз, пересекаясь с гранями 10 и образуя овальное рабочее отверстие 13 (фигура 2) с большой осью 14 и малой осью 15. Образующие конуса 12 и грани 10 углового паза образуют усиленные рабочие кромки 16 с тупыми углами не менее 100° (фигура 5) в зоне наиболее интенсивного износа по малой оси 15 рабочего отверстия 13.

В промежуточной втулке 2 выполнено коническое отверстие 17 с небольшим углом конуса, обеспечивающим плавное сужение потока от рассекателя к соплу.

Рассекатель 3 (фигура 1.3) выполнен в виде тонкостенной обоймы 18, в которой установлены и завальцованы с торцев V-образные. лепестки 19 (фигура 6). Количество лепестков подбирается экспериментально. V-образные лепестки изготавливаются из тонкой (0,4...0,5 мм) нержавеющей стали, поэтому имеют низкое гидравлическое сопротивление. При использовании в качестве заготовки листа или ленты трудоемкость изготовления V-образных лепестков снижается в несколько раз.

В щелевом фильтре 5 (фигура 1, 5) выполнены продольные щели 20 для задерживания крупногабаритных включений в оборотной воде. Включения толщиной до 1 мм фильтр пропускает.

На торце корпуса 4 (фигура 1, 2, 4) в зоне сопла выполнен паз 21 для установки в определенном положении сопла своими ориентирующими выступами 11 (фигура 1, 4).

На наружном диаметре корпуса 4 выполнены 2 лыски 22 в размере S (фигура 1, 3, 5), расположенные под углом к пазу 21, обеспечивая необходимое рабочее положение форсунки.

В патрубке 6 выполнено глухое цилиндрическое отверстие 23, а со стороны торца 24 прорезан паз 25 (фигура 5) в размер S₁ который сопрягается с размером S корпуса 4 по посадке обеспечивающей взаимозаменяемость форсунок.

Патрубок 6 приваривается к коллектору 7 в строго определенном положении, ориентированном по размеру S₁ паза 25.

Сборка форсунки.

В корпус 4 запрессовывается сопло 1, так чтобы выступы 11 вошли в паз 21. Затем устанавливается промежуточная втулка 2, рассекатель 3, и ввертывается фильтр 5, который затягивает по оси всю форсунку. Собранная форсунка с прокладкой 9 устанавливается в патрубок 6, при этом лыски 22 корпуса 4 входят в торцевой паз 25 патрубка 6, ориентируя тем самым форсунку в строго определенном положении.

После затягивания накидной гайкой 7 форсунка готова к работе.

Работа форсунки.

Турбулентный поток воды давлением 100 и более атмосфер (в некоторых системах гидросбива применяется даже 400 атм.) поступает из коллектора 7 в щелевой фильтр 5, где происходит очистка воды от крупных инородных включений толщиной более 1 мм. Затем вода поступает в рассекатель 3, где турбулентный поток разделяется V-образными лепестками 19 на параллельные потоки, которые стабилизируются и становятся близкими к ламинарным. Тонкие стенки V-образных лепестков значительно снижают гидравлическое сопротивление рассекателя, что приводит к увеличению скорости потока и повышению эффективности форсунки.

После выхода из рассекателя потоки плавно сжимаются в конусе 17 промежуточной втулки и конусе 12 сопла 1 и устремляются в овальное рабочее отверстие 13.

Пресечение конуса 12 и граней 10 в сопле 1 образует овальное рабочее отверстие пространственным, то-есть малая 15 большая 14 оси его расположены в разных плоскостях. Благодаря этому при выходе из овального рабочего отверстия 13 потоки сжимаются сильнее по малой оси 15 и происходит разворот потоков в плоский факел. Скорость воды в факеле достигает 80...150 м/сек.

При этом рабочие кромки 16 и поверхность конуса 12 по малой оси 15 испытывают колоссальные нагрузки от кавитации, высокого давления, абразивного износа от твердых включений в потоке. Так как рабочая кромка 16 выполнена усиленной, т.е. имеющей тупой угол (более 100°), износ в зоне малой оси 15 значительно замедляется и тем самым обеспечивается увеличение износостойкости сопла.

Предлагаемые форсунки для гидросбива окалины были испытаны на некоторых металлургических предприятиях РФ и показали повышение износостойкости по сравнению с импортными в 1,5...3 раза при более низкой цене и более низкой трудоемкости изготовления.

Форсунка для гидросбива окалины, состоящая из твердосплавного сопла, промежуточной втулки, рассекателя, корпуса с ориентирующими лысками, фильтра, установленных в патрубок коллектора, отличающаяся тем, что осевое отверстие в сопле выполнено коническим по всей длине с углом конуса не более 30° и образует в зоне малой оси овального рабочего отверстия между образующими конуса и гранями углового паза усиленные рабочие кромки в виде тупых углов; рассекатель же выполнен в виде набора V-образных лепестков, установленных в обойму; отверстие в патрубке со стороны крепления форсунки выполнено цилиндрическим глухим, а со стороны коллектора на торце выполнен паз, выходящий в цилиндрическое глухое отверстие и сопрягающийся по ширине с ориентирующими лысками на корпусе.