ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА С КОНИЧЕСКИМ ЗАВИХРИТЕЛЕМ
PNEUMATIC NOZZLE WITH CONICAL SWIRLER

Изобретение относится к технике распыления жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, в сельском хозяйстве, в устройствах химической технологии и в теплоэнергетике.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является форсунка по патенту RU №2473396, А62С 31/02 - прототип), содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником.
Использование мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа. Однако распылитель такой конструкции не позволяет достичь заданного распределения потоков мелкодисперсных капель на поверхности орошения требуемой площади без увеличения расхода жидкости из-за отсутствия газовой составляющей турбулентного потока двухфазной смеси.
Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.
Это достигается тем, что в пневматической форсунке с коническим завихрителем, содержащей корпус с подводом распыляемой жидкости и газа, струенаправляющее устройство и распылитель, корпус выполнен в форме перевернутого стакана, в днище которого выполнено резьбовое отверстие для крепления осесимметричной корпусу, центральной цилиндрической вставки с центральным осевым каналом струенаправляющего устройства для подвода распыляемой жидкости, а в боковой поверхности корпуса, перпендикулярно его оси, выполнено, по крайней мере, одно отверстие для подвода воздуха (газа) под давлением, которое соединяется с кольцевой камерой, образованной внешней поверхностью центральной цилиндрической вставки и внутренней поверхностью корпуса, а к внутренней боковой поверхности корпуса, в его нижней части, крепится цилиндрическая гильза струенаправляющего устройства для подвода газа под давлением к распылителю посредством кольцевого зазора, образованного внешней поверхностью центральной цилиндрической вставки и внутренней поверхностью гильзы, при этом кольцевой зазор соединен с кольцевой камерой, а внутри центральной цилиндрической вставки, на ее внутренней поверхности, соосно и последовательно расположены камера закрутки потока жидкости и диффузор, плоскость среза которого совпадает с плоскостью кольцевого зазора на выходе из цилиндрической гильзы струенаправляющего устройства для подвода воздуха, в нижней части центрального осевого канала с диффузором центральной цилиндрической вставки струенаправляющего устройства для подвода распыляемой жидкости, закреплен полый конический завихритель, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности центрального цилиндрического осевого канала, а на внешней поверхности полого конического завихрителя выполнена сквозная винтовая нарезка.
На чертеже представлена конструктивная схема пневматической форсунки с коническим завихрителем.
Пневматическая форсунка с коническим завихрителем содержит корпус 6, выполненный в форме перевернутого стакана, в днище которого выполнено резьбовое отверстие 2 для крепления осесимметричной корпусу 6, центральной цилиндрической вставки 1 с центральным осевым каналом 3 и диффузором 5 струенаправляющего устройства для подвода распыляемой жидкости, а в боковой поверхности корпуса 6, перпендикулярно его оси, выполнено, по крайней мере, одно отверстие 7 для подвода воздуха (газа) под давлением, которое соединяется с кольцевой камерой 10, образованной внешней поверхностью центральной цилиндрической вставки 1 и внутренней поверхностью корпуса 6. К внутренней боковой поверхности корпуса 6, в его нижней части, крепится цилиндрическая гильза 8 струенаправляющего устройства для подвода воздуха (газа) под давлением к распылителю посредством кольцевого зазора 9, образованного внешней поверхностью центральной цилиндрической вставки 1 и внутренней поверхностью гильзы 8, при этом кольцевой зазор 9 соединен с кольцевой камерой 10.
В нижней части центрального осевого канала 3 с диффузором 5 центральной цилиндрической вставки 1 струенаправляющего устройства для подвода распыляемой жидкости закреплен полый конический завихритель 4, коническая обечайка которого фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 11, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке (на чертеже не показано), выполненной на внутренней поверхности центрального цилиндрического осевого канала 3. На внешней поверхности полого конического завихрителя 4 выполнена сквозная винтовая нарезка.
Плоскость среза диффузора 5 совпадает с плоскостью кольцевого зазора 9 на выходе из цилиндрической гильзы 8 струенаправляющего устройства для подвода воздуха.
Пневматическая форсунка с коническим завихрителем работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается через осевой канал 3, выполненный в центральной цилиндрической вставке 1, к коническому завихрителю 4 потока жидкости и диффузору 5, из которого истекает с образованием факела, корневой угол которого определяется углом раскрытия диффузора. Воздух под давлением подается через отверстия 7 в кольцевую камеру 10, а из нее к срезу диффузора 5 посредством кольцевого зазора 9. При этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из диффузора 5. Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки.
Форсунка может использоваться в различных отраслях техники, где требуется создать распыленные потоки жидкости как в замкнутом, так и в открытом пространстве, например в стационарных системах пожаротушения, а также в двигательном машиностроении - для распыления топлива. Кроме того, форсунка может использоваться в различных технологических процессах, в которых требуется обеспечить высокую эффективность тепломассообменных процессов при распылении жидкостей.