ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ФОРСУНКА
CENTRIFUGAL ATOMIZER

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости и может быть использовано в различных отраслях техники, в частности, в противопожарной.
Известна центробежная вихревая форсунка из описания изобретения к патенту РФ 2533099, опублик. 20.11.2014. Данная форсунка содержит корпус, накидную гайку, вкладыш, сопло и диск, примыкающий к торцу вкладыша.
Вкладыш имеет по крайней мере три сужающихся по потоку тангенциальных канала, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, а также камеру закручивания, соединенную с тангенциальными каналами, соосное корпусу дроссельное отверстие, расположенное в нижней части вкладыша, к торцу которого со стороны тангенциальных каналов перпендикулярно оси корпуса примыкает диск.
В торцевой поверхности накидной гайки осесимметрично корпусу выполнено центральное отверстие, состоящее из цилиндрической части и конической части. К торцевой поверхности накидной гайки осесимметрично корпусу крепится пластинчатый распылитель, состоящий из перпендикулярных оси корпуса и параллельных между собой двух пластин, одна из которых имеет центральное отверстие, а вторая пластина выполнена сплошной и крепится к первой посредством крепежных элементов, включающих в себя винт, и простановочные калиброванные шайбы, устанавливаемые между пластинами, а также между торцевой поверхностью накидной гайки и первой пластиной. Вторая пластина пластинчатого распылителя выполнена не плоской, а выпуклой или вогнутой, причем вершина выпуклой поверхности может быть направлена как в сторону торцевой поверхности накидной гайки, так и от нее. Кроме того, вторая пластина пластинчатого распылителя выполнена перфорированной на участке, ограниченном простановочными калиброванными шайбами, устанавливаемыми между пластинами пластинчатого распылителя.
Недостатком известной форсунки является сложность конструкции, большая трудоемкость изготовления.
Упомянутые выше недостатки отсутствуют у центробежной форсунки, известной из описания к свидетельству 26452 на полезную модель, опубликованному 10.12.2002, и которая рассмотрена в качестве наиболее близкого аналога. Данная форсунка состоит из корпуса с тремя тангенциальными входными каналами, расположенными под углом 120° друг относительно друга, камеры закручивания и сопла. Геометрические центры сопла и камеры закручивания находятся на одной оси, а диаметр сопла dс, диаметр входных каналов dвх, диаметр выходного отверстия сопла dвых и длина сопла L связаны соотношениями dc/dвх=3,0…3,5; dc/dвых=4,0…5,0; dc/L=1,0…1,5.
Недостатком известной центробежной форсунки является низкая эффективность из-за неравномерности распределения мелкодисперсной фазы жидкости в факеле.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности форсунки.
Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств для распыления жидкости.
Для достижения указанного технического результата предлагаемая форсунка, как наиболее близкая к ней, содержит сопло, камеру завихрения, расположенную соосно соплу, тангенциальные каналы, входные каналы для подачи жидкости, в отличие от прототипа, снабжена вставкой, выполненной в виде полого цилиндра, и вкладышем, выполненным в виде двухступенчатого цилиндра, переходящего на конце ступени с меньшим диаметром в конус, расположенный в камере завихрения, вершина которого направлена в сторону сопла, а на цилиндрической поверхности ступени с большим диаметром выполнена резьба и продольные канавки, при этом отношение суммы площадей поперечного сечения входных каналов Sвх.к для подачи жидкости к сумме площадей поперечного сечения тангенциальных каналов Sт.к составляет от 2 до 15, отношение диаметра канала сопла Dc к диаметру камеры завихрения Dк.з составляет от 0,5 до 1,0 и отношение площади поперечного сечения канала сопла Sc к сумме площади поперечного сечения тангенциальных каналов Sт.к составляет от 5 до 28, а тангенциальные каналы выполнены во вставке.
На чертеже изображен продольный разрез заявляемой центробежной форсунки.
Форсунка содержит полый корпус 1 с внутренней резьбой, сопло 2, закрепленное соосно с помощью резьбового соединения в корпусе 1 и выполненное в виде двухступенчатой втулки, на нижней ступени которой выполнена наружная резьба, камеру 3 завихрения, вставку 4, выполненную в виде полого цилиндра и имеющую, например, четыре тангенциальных канала 9, вкладыш, выполненный в виде двухступенчатого цилиндра со ступенями 5 и 6 с меньшим и большим диаметрами соответственно, переходящий в конус 7 на конце ступени 5, которая расположена во вставке 4 с возможностью упора одного из ее торцов в выступ ступени 6, а другого ее торца - в торцевую поверхность сопла 2. В камере 3 завихрения расположен конус 7, вершина которого направлена в сторону сопла 2.
На боковой поверхности ступени 6 выполнены резьба и, например, четыре продольных канавки, образующие с внутренней поверхностью корпуса 1 входные каналы 8 для подачи жидкости, которые связаны с тангенциальными каналами 9 через кольцевую полость 10.
Сопло 2 имеет канал 12 диаметром Dc и конический выход 11.
Для повышения эффективности форсунки предусмотрены следующие соотношения:
- отношение суммы площадей поперечного сечения входных каналов Sвх.к для подачи жидкости к сумме площадей поперечного сечения тангенциальных каналов Sт.к составляет от 2 до 15;
- отношение диаметра канала сопла Dc к диаметру камеры завихрения Dк.з составляет от 0,5 до 1,0;
- отношение площади поперечного сечения канала сопла Sc к сумме площадей поперечного сечения тангенциальных каналов Sт.к составляет от 5 до 28.
За пределами отношений, указанных выше, эффективность форсунки снижается.
Форсунка работает следующим образом.
Жидкость под давлением поступает по каналам 8 для подачи жидкости в кольцевую полость 10, из которой по тангенциальным каналам 9 поступает в камеру 3 завихрения, где приобретает вращательное движение относительно оси форсунки и попадает на поверхность конуса 7, за счет которого увеличивается скорость вихревого потока, который устремляется в канал 12, затем - в конический выход 11 сопла 2, и на выходе из последнего под действием центробежных сил распыляется.
Предложенная конструкция форсунки при рабочих давлениях от 5 до 15 МПа обеспечивает угол раскрытия водяного факела не менее 110° и получение гомогенного потока высокодисперсной жидкости с диаметром капель не более 50 мкм.
В уровне техники не выявлено решение, имеющее признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения, что говорит о его соответствии критерию «новизна».
В уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения, что говорит о его соответствии критерию «изобретательский уровень».