ФОРСУНКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВОДОВОЗДУШНОГО ТУМАНА

Полезная модель относится к устройствам для распыления жидкостей и может применяться в различных отраслях промышленности, в том числе и для борьбы с мелкодисперсной угольной пылью в горной промышленности.
Известна пневматическая форсунка (патент RU 2015347, заявка №4915364, дата приоритета 28.02.1991 г, дата публикации 30.06.1994 г., кл. МПК E21F 5/04, B05B 7/06). Известная пневматическая форсунка содержит корпус с патрубком для подачи сжатого воздуха, трубу для подачи жидкости с эластичным кольцом на наружной поверхности для регулировки формы воздушного сопла, втулку в торцовой части и распылительные насадки.
Недостатком известного технического решения является то, что воздух подается через патрубок, что снижает эффект образования мелкодисперсной водовоздушной смеси на выходе.
За прототип принята известная насадка для воды (патент WO 2011/144194, заявка РСТ/DE 2011/000327, дата приоритета 20.05.2010 г., опубликован 25.03.2011 г., кл. МПК E21C 35/23). Насадка содержит удлиненный корпус с центральным каналом, расположенные по окружности отверстия для подачи воздуха в трех равномерном положении на расстоянии 120° и под углом от 30° до 60° к оси устройства. Диаметр канала выбран от 2 мм до 4 мм.
Недостатком известного технического решения является то, что воздушная смесь подается через три канала и соединение с водой происходит непосредственно в выходном канале под давлением, без предварительного диспергирования в камере смешения.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности и надежности пылеподавления за счет создания факела мелкодисперсного водовоздушного тумана и регулирование параметров его раскрытия.
Предлагается три варианта исполнения форсунки для создания водовоздушного тумана.
В первом варианте форсунка для создания водовоздушного тумана содержит корпус, в корпусе расположены каналы для подачи воды и воздушной смеси под давлением в камеру смешения, имеющую сопло для выхода водовоздушной смеси.
Отличием является то, что корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, хвостовик подпружинен и подвижен в осевом направлении, вода подается в камеру смешения через каналы, расположенные в хвостовике, а воздушная смесь подается в камеру смешения через отверстия расположенные в жиклере, сопло для выхода водовоздушной смеси имеет скосы высотой до 3 мм, под углом 45° и менее к центральной оси, а хвостовик содержит упорное кольцо.
Другими отличиями является то, что каналов для подачи воды один и более и каналы для подачи воды в хвостовике расположены радиально под углом к центральной оси. Канал для подачи воды может располагаться продольно по центру хвостовика.
Отличиями является и то, что отверстий для подачи воздушной смеси по каналам в жиклере два и более, отверстия для подачи воздушной смеси расположены в жиклере радиально под углом к оси.
Во втором варианте форсунка для системы водовоздушного тумана содержит корпус, в корпусе расположены каналы для подачи под давлением воды и воздушной смеси в камеру смешения, имеющую сопло для выхода водовоздушной смеси.
Отличием является то, что корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, вода подается через каналы радиально расположенные в хвостовике под углом к центральной оси, а хвостовик закреплен жестко с жиклером, концевая часть хвостовика имеет форму конуса и воздушная смесь подается через каналы, образуемые между жиклером и хвостовиком.
Отличием является то, что концевая часть хвостовика имеет форму камеры смешения. Каналов для подачи воды один и более. Каналов для подачи воздушной смеси в жиклере два и более.
В третьем варианте форсунка для системы водовоздушного тумана содержит корпус, в корпусе расположены каналы для подачи под давлением воды и воздушной смеси в камеру смешения, имеющую сопло для выхода водовоздушной смеси.
Отличием является то, что корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, концевая часть хвостовика имеет форму спирали и воздушная смесь подается через винтовые каналы корпуса.
Другим отличием является то, что каналов для подачи воздушной смеси может быть два и более.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется на фиг. 1 и фиг. 2, где показан общий вид продольный разрез форсунки для создания водовоздушного тумана (первый вариант) и фиг. 3 показан продольный разрез форсунки по второму варианту. На фиг. 4 показан третий вариант исполнения форсунки.
На фиг. 1 показан продольный разрез форсунки, содержащей упорное кольцо 8. На фиг. 2 показан продольный разрез форсунки фиксируемой упором 9.
Форсунка состоит из жиклера 1, хвостовика 2 который имеет каналы для подачи воды 3, камеру смешения 4. Между хвостовиком и жиклером расположена пружина 5. На конце жиклера расположено сопло для выхода водовоздушной смеси 6. Отверстия для воздушной смеси, расположенные радиально в жиклере 7. Упорное кольцо 8.
На фиг. 3 зазор, образуемый между жиклером и хвостовиком обозначен 10. Концевая часть хвостовика показана в форме конуса.
На фиг. 4 концевая часть хвостовика в виде спирали обозначена 11 и винтовые каналы корпуса обозначены 12.
Форсунка работает следующим образом. В каналы для подачи воды 3 под давлением подается вода по системе водоснабжения (не показано). По каналам вода попадает в камеру смешения 4. При этом вода под давлением поддавливает хвостовик 2 и сжимает пружину 5. Одновременно, через отверстия в жиклере 7 (10) подается воздушная смесь. Давление воздушной смеси вызывает движение хвостовика 2 в обратном направлении. Обратное движение хвостовика регулируется упорным кольцом 8 либо упором 9.
За счет работы пружины 5 регулируется соотношение воды и воздушной смеси, подаваемой в камеру смешения 4, устанавливаются оптимальные размеры камеры смешения. За счет этого улучшается процесс диспергирования. Для увеличения скорости подаваемой воды, каналы для подачи воды 3 могут быть расположены под углом к центральной оси в направлении потока. При этом отверстий для воды 3 может быть одно и более.
Использование спиралевидной формы концевой части хвостовика 11 на фиг. 4 позволяет увеличить скорость и кинетическую энергию потоков подаваемой под давлением воздушной смеси. Газовые потоки закручиваются и под действием центробежной силы увеличивают скорость газовоздушного потока. Потоки газа через винтовые каналы корпуса 12 на большой скорости и под давлением влетают в камеру смешения 4. В камере смешения 4 потоки жидкости, подаваемой под давлением, разбиваются потоками газа и смешиваются с газом, образуя мелкодисперсную газовоздушную смесь.
Полученная газовоздушная смесь под давлением распыляется через сопло 6 и образует на выходе факел мелкодисперсного орошения. Факел, имеющий более мелкую дисперсность водовоздушного потока, как правило, будет иметь более широкий угол раскрытия, образуя водовоздушный туман в форме конуса. Водовоздушный поток более крупной дисперсности будет тяжелее, и угол раскрытия будет уже.
Форсунка с радиально-осевыми каналами создает сплошной конус с большим углом раскрытия. Сопло для выхода водовоздушной смеси 6, имеющее скосы высотой до 3 мм под углом 45° и более позволят увеличить угол раскрытия факела.
При этом, меняя форму сопла для выхода водовоздушной смеси 6, также можно изменять дисперсность факела орошения и задавать параметры водовоздушного факела, например, изменять угол его раскрытия, дальность орошения.
При использовании концевой части хвостовика в форме конуса воздушная смесь поступает в камеру смешения 4 прямым потоком.
Возможность подачи прямолинейного или закрученного потока газа в камеру смешения 4 позволяет задавать скорость вылета капель жидкости, что определяет дальность их полета. Это подтверждает наличие причинно следственной связи между отличительными признаками заявляемой форсунки для создания водовоздушного тумана и техническим результатом полезной модели.
В этом же проявляется универсальность предлагаемого устройства. Устройство может применяться в различных областях техники. Преимущественно применение заявляемой форсунки в условиях ведения горных работ позволит снизить содержание пыли в воздухе и улучшить условия труда горнорабочих, снизить пожаро и взрывоопасность при производстве горных работ.