ФОРСУНКА ДЛЯ УСКОРЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА
NOZZLE FOR ACCELERATED COOLING OF METAL

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано для ускоренного охлаждения металла.
Известна многоступенчатая воздушно-гидравлическая форсунка для охлаждения горячего металла, содержащая корпус и сопло Лаваля (а.с. СССР №180213, кл. C21D 1/667, В05В 7/00, опубл. в 1966 г.).
Данное устройство по совокупности технических признаков и назначению является наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому решению.
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и невозможность обеспечения высокой скорости истечения газожидкостной смеси.
Задачей изобретения является разработка эффективно охлаждающей горячий металл форсунки.
Техническим результатом изобретения является возможность увеличения скорости истечения газожидкостной смеси, снижение расхода жидкости и газа, упрощение конструкции форсунки.
Настоящий технический результат достигается тем, что форсунка для ускоренного охлаждения металла, содержащая корпус и закрепленное в нем сопло Лаваля, согласно изобретению снабжена торцевой перегородкой и смесительной камерой, корпус выполнен в виде соосных трубопроводов для подачи жидкости и газа в смесительную камеру, имеющую внутреннюю фаску и отверстие на выходе и выполненную для регулирования ее внутреннего объема с возможностью осевого перемещения по трубопроводу для жидкости, при этом трубопровод для газа размещен внутри трубопровода для жидкости, в торце которого установлена, по меньшей мере, одна втулка с внутренним отверстием в виде сопла Лаваля, а торцевая перегородка выполнена с отверстиями для жидкости и отделяет трубопровод от смесительной камеры.
Кроме того, отверстие на выходе из смесительной камеры имеет резьбу.
Кроме того, примыкающие друг к другу втулки с внутренними отверстиями в виде сопел Лаваля расположены так, что каждое критическое сечение сопла последующей по ходу движения газа втулки меньше критического сечения сопла предыдущей втулки.
Кроме того, примыкающие друг к другу втулки с внутренними отверстиями в виде сопел Лаваля расположены так, что каждое критическое сечение сопла предыдущей по ходу движения газа втулки меньше критического сечения сопла последующей втулки.
Кроме того, примыкающие друг к другу втулки с внутренними отверстиями в виде сопел Лаваля расположены так, что диаметр выходного отверстия предыдущей по ходу движения газа втулки больше диаметра входного отверстия последующей по ходу движения газа втулки.
Отверстие на выходе из смесительной камеры может иметь резьбу для установки различных насадок для формирования различных факелов газожидкостного потока.
В случае когда примыкающие друг к другу втулки с внутренними отверстиями в виде сопел Лаваля расположены так, что каждое критическое сечение сопла последующей по ходу движения газа втулки меньше критического сечения сопла предыдущей втулки, значительно увеличивается скорость подачи при более мелком распылении газожидкостной смеси.
В случае когда примыкающие друг к другу втулки с внутренними отверстиями в виде сопел Лаваля расположены так, что каждое критическое сечение сопла предыдущей по ходу движения газа втулки меньше критического сечения сопла последующей втулки, полости, образуемые отверстиями сопел примыкающих втулок, вакуумируются. В результате реализуется значительно больший перепад давления, чем от компрессора, и происходит приращение энергии за счет вакуума. Кинетическая энергия переходит в энергию давления заторможенного потока, но уже с дополнительной энергией вакуума.
В случае когда примыкающие друг к другу втулки с внутренними отверстиями в виде сопел Лаваля расположены так, что диаметр выходного отверстия предыдущей по ходу движения газа втулки больше диаметра входного отверстия последующей по ходу движения газа втулки, улучшается устойчивость выхода на рабочий режим при наименьших первоначальных перепадах давления.
Наиболее целесообразно в качестве подаваемой по наружному соосному трубопроводу в форсунку для охлаждения металла жидкости использовать воду, а в качестве подаваемого по внутреннему соосному трубопроводу в форсунку для охлаждения металла газа использовать воздух, углекислый газ или азот.
На фиг.1 изображен один из возможных вариантов форсунки для охлаждения металла. Она содержит корпус в виде соосных внутреннего трубопровода для подачи газа 1 и наружного трубопровода для подачи жидкости 2; по крайней мере одну втулку с внутренним отверстием в виде сопла Лаваля 3, вставленную в торец трубопровода для подачи газа (газопровода); торцевую перегородку 4 с отверстиями для жидкости, отделяющую трубопровод от смесительной камеры; смесительную камеру 5, выполненную с внутренней фаской 6 и отверстием 7 на выходе, с возможностью осевого перемещения по корпусу для регулирования ее внутреннего объема. На фиг.2 представлено поперечное сечение форсунки.
Форсунка для охлаждения металла работает следующим образом.
При включенной подаче газа и жидкости, по внутреннему трубопроводу 1 газ через отверстие вставленной в трубопровод втулки с внутренним отверстием в виде сопла Лаваля 3 и жидкость по наружному трубопроводу 2 через отверстия торцевой перегородки 4 подаются в смесительную камеру 5. Жидкость, отражаясь от внутренней фаски 6 смесительной камеры 5, меняет направление, дробится и перемешивается под действием газа, выходящего из втулки с соплом Лаваля 3 в смесительную камеру 5 газа. Осевым перемещением смесительной камеры 5 по наружному трубопроводу 2 корпуса получают ее необходимый внутренний объем. Полученная в смесительной камере 5 газожидкостная смесь через отверстие 7 на выходе направляется на поверхность охлаждаемого металла.
Изобретение позволяет увеличить скорость истечения газожидкостной смеси, снизить расход жидкости и газа и упростить конструкцию форсунки.