МЕЛКОДИСПЕРСНЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ
FLUID FINE SPRAYER

Изобретение относится к технике распыливания жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, например в системе пожаротушения машинных отделений судов.
2
Известен мелкодисперсный распылитель жидкости (патент РФ №2150336, МПК В05В 1/14, опубл. 10.06.2000 г.), содержащий полый цилиндрический корпус, на внешней поверхности которого размещен, по меньшей мере, один ряд форсунок, образованных проточкой с коническими поверхностями и каналами, выполненными в корпусе параллельно его оси симметрии и сообщенными с внутренней полостью корпуса, боковая поверхность которых частично пересекает конические поверхности проточки, и патрубок подвода жидкости, а конические поверхности, образующие проточку, выполнены несимметричными относительно поперечной плоскости корпуса в месте их пересечения, при этом конические поверхности проточки пересекают каналы, параллельные оси корпуса, разделяя их на две равные части. В известном устройстве равномерность орошения поверхности и мелкодисперстность достигается за счет столкновения потоков жидкости во внутренних проточках и специальной установкой форсунок на торцевой поверхности. Недостатками данного мелкодисперсного распылителя жидкости являются технологические сложности в изготовлении устройства и малая интенсивность орошения (0,025 кг/мс).
Известно распылительное устройство фирмы «Мариофф», Финляндия (www.cleper.ru. HI-FOG - современные системы пожаротушения тонкораспыленной, 18.10.2008, www.marioff.com. Морские противопожарные системы). Распылительное устройство фирмы «Мариофф» состоит из корпуса, представляющего собой усеченный конус, внутреннего коллектора и равномерно размещенных по боковой поверхности конуса 6 форсунок. Конструкция обеспечивает равномерный распыл жидкости. Недостатком данного распылителя является то, что тонкий распыл жидкости обеспечивается только при давлениях 8÷14 МПа, что требует усиления конструкции и накладывает дополнительные условия на систему подачи жидкости.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении тонкого распыла жидкости при низких давлениях подачи (не превышающих 0,6 МПа).
Технический результат достигается тем, что в мелкодисперсном распылителе жидкости, содержащем корпус в виде усеченного конуса с входным патрубком, сообщенным с форсунками, равномерно расположенными на боковой поверхности конуса, новым является то, что каждая форсунка имеет цилиндрический входной канал, камеру закручивания, конический выходной канал и выходное сопло, в цилиндрическом входном канале установлен завихритель, выходной канал которого, сообщенный с камерой закручивания, имеет прямоугольное сечение и расположен в плоскости, перпендикулярной к оси форсунки и по касательной к стенке камеры закручивания.
Диаметр большего основания конического выходного канала форсунки меньше диаметра ее цилиндрического входного канала. Завихритель выполнен в виде единого элемента, нижняя часть которого представляет собой диск, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического входного канала, верхняя часть представляет собой кольцо, внешний диаметр которого равен диаметру цилиндрического входного канала, а внутренний - равен диаметру большего основания конического выходного канала, в кольце выполнены сквозные прорези прямоугольного сечения, образующие выходной канал завихрителя, при этом камера закручивания образована внутренней полостью вышеупомянутого кольца.
ax
1
1
1
2
Площадь проходного сечения выходного канала завихрителя (прорези) F=а·b, где а - ширина канала, b - высота канала, одновременно является длиной камеры закручивания, а длина выходного канала завихрителя L=d-d/2, где d - диаметр входного канала форсунки, a d - диаметр большего основания конического выходного канала, кроме того? L=(1,5-2)b.
Соотношение геометрических параметров описывается величиной А (геометрической характеристикой центробежной форсунки):
c·
вх
A=R·rπ/(n·F),
где R - плечо закручивания,
c
r - радиус сопла форсунки,
n - число входных каналов,
вx
вx
F - площадь одного канала, F=а·b,
при этом характеристика А составляет 0,6÷0,8, что соответствует углу конуса жидкости на выходе из форсунок 45°.
Число форсунок, обеспечивающих равномерный распыл, составляет 8, и расположены они равномерно по окружности на боковой поверхности конического корпуса распылителя через угол 45°.
На фиг.1 представлен предлагаемый распылитель.
На фиг.2 - форсунка с завихрителем.
На фиг.3 - завихритель.
Распылитель имеет корпус 1 в виде усеченного конуса с входным патрубком 2, сообщенным с форсунками 3, равномерно расположенными на боковой поверхности конуса. Каждая форсунка 3 имеет цилиндрический входной канал 4, камеру закручивания 5, конический выходной канал 6, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического входного канала 4 форсунки 3, и выходное сопло 7, в цилиндрическом входном канале 3 установлен завихритель 8. Выходной канал 9 завихрителя 8 имеет прямоугольное сечение и расположен в плоскости, перпендикулярной к оси форсунки 3 и по касательной к стенке камеры закручивания 5.
Завихритель 8 выполнен в виде единого элемента, нижняя часть которого представляет собой диск 10, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического входного канала 4, а верхняя часть - кольцо 11, внешний диаметр которого равен диаметру цилиндрического входного канала 4, а внутренний - равен диаметру большего основания конического выходного канала 6. В кольце 11 выполнены сквозные прорези прямоугольного сечения, образующие выходной канал 9 завихрителя 8. Камера закручивания 5 образована внутренней полостью кольца 11 и плоскостью диска 10.
вx
Площадь проходного сечения выходного канала 9 завихрителя 8 (прорези) F=а·b,
где а - ширина канала,
b - высота канала, которая одновременно является длиной камеры закручивания 5.
1
2
Длина выходного канала завихрителя L=d-d/2,
1
2
где d - диаметр входного канала форсунки, a d - диаметр большего основания конического выходного канала, кроме того, L=(1,5-2)b.
Форсунка 3 с завихрителем 8 является центробежной, для которой соотношение геометрических параметров описывается величиной А (геометрической характеристикой центробежной форсунки):
c·
вх
A=R·rπ/(n·F),
где R - плечо закручивания,
c
r - радиус сопла форсунки,
n - число входных каналов,
вx
вx
F - площадь одного канала, F=а·b.
Характеристика А для предлагаемого устройства составляет 0,6÷0,8, что соответствует углу конуса жидкости на выходе из форсунок 45°. Число форсунок, обеспечивающих равномерный распыл, составляет 8 штук: 45°·8=360°.
Предлагаемый распылитель работает следующим образом.
Жидкость через входной патрубок 2 и распределительный коллектор подводится к форсункам 3 и к завихрителям 8. С помощью завихрителей 8 жидкости придается центробежное движение, и жидкость в закрученном состоянии подается в выходное сопло 7 форсунки 3. В выходном сопле 7 закрученная струя жидкости преобразуется в тонкую пленку, от толщины которой зависит толщина капель. В предлагаемом распылителе толщина пленки на выходе из сопла составляет 100 мкм. Далее эта пленка за счет разрыва преобразуется в отдельные нити, которые, в свою очередь, разделяются на капли.
Работоспособность предлагаемого распылителя подтверждена на практике: вода подавалась с давлением 0,6 МПа на вход в распылитель. Для исследования спектра размеров частиц использовался метод малоуглового рассеивания света, позволяющего измерить размеры частиц дискретной фазы в потоках. Испытания проводились для диаметра выходного сопла форсунок от 1,1 мм до 1,6 мм. Размер капель не превышал 100 мкм.