ФОРСУНКА

Полезная модель относится к технике распыления жидких сред и может быть использована в качестве оборудования технологических процессов, связанных с распылением продуктов.
Известна форсунка (патент РФ №2101615, опубл. 10.01.1998), содержащая корпус с соплом, состоящим из конфузорного и диффузорного участков, между которыми размещен резонатор, выполненный в виде кольцевой полости, боковые выпускные отверстия, выполненные в диффузорном участке, и элементы направления сброса потока в сторону выходного сечения диффузорного участка, подключенные к диффузорному участку сопла, при этом для повышения степени распыления жидкости элементы направления сброса потока выполнены в виде охватывающего диффузорный участок с образованием кольцевой щели козырька, состоящего из дугообразных трапециевидных поворотных пластин, шарнирно прикрепленных к диффузорному участку перед его боковыми выпускными отверстиями по ходу потока, причем пластины установлены одна относительно другой внахлест, а козырек снабжен отражателем потока, выполненным в виде прикрепленных к пластинам отбортовок, отогнутых навстречу друг другу, и размещенных на отбортовках однонаправленных ребер.
Недостатком данного изобретения является сложность конструкции, обусловленная наличием в устройстве большого числа конструктивных элементов.
Известна форсунка (патент РФ №2205703, опубл. 10.06.2003), содержащая корпус с камерой смешения, сопло и вкладыш-завихритель, выполненный с каналами по периферии и с радиальными ребрами на торце, обращенном к соплу, при этом для повышения производительности форсунки камера смешения выполнена с цилиндрическим участком, переходящим в расширяющийся конический участок, обращенный к вкладышу-завихрителю, выполненному с центральным каналом, причем периферийные каналы вкладыша-завихрителя имеют участок, наклоненный к оси под углом 15÷20°, а упомянутые радиальные ребра выполнены дугообразными, при этом расположенный перед соплом участок камеры выполнен коническим.
Недостатком данной форсунки также является сложность конструкции, обусловленная сложным конструктивным выполнением вкладыша-завихрителя.
Известна форсунка (патент РФ №2101616, опубл. 10.01.1998), содержащая корпус с выходным соплом в виде сопряженных пережимом конфузорного и диффузорного участков, и резонатор, подключенный к диффузорному участку сопла и выполненный в виде заглушённого патрубка со срезом открытого торца, обращенного в сторону конфузорного участка сопла, при этом для повышения степени распыления жидкости резонатор образован внутренней боковой поверхностью диффузорного участка, боковой поверхностью коаксиально расположенного в диффузорном участке с образованием кольцевого зазора проточного тонкостенного диффузора и сопряженного с большими основаниями диффузорного участка и диффузора по их периметрам в плоскости выходного сечения диффузорного участка плоского кольца.
Известна форсунка (а.с. СССР №1819681, опубл. 07.06.1993), содержащая имеющий продольную ось корпус с входным отверстием для распыляемой среды, полую насадку с шаровой поверхностью, снабженную выпускными отверстиями и установленную с возможностью осевого перемещения на корпусе, при этом выходной торец корпуса расположен внутри полости насадки и выполнен скошенным.
Недостатком является то, что она не обеспечивает достаточную степень диспергирования распыляемой среды, а также имеет сложную конструкцию.
Известна форсунка, принятая за прототип (патент RU № 2299769, опубл. 27.05.2007). Форсунка содержит снабженный насадкой корпус с входным отверстием для распыляемой среды. Насадка имеет, по меньшей мере, одно выпускное отверстие. Выпускное отверстие перекрыто желобообразным экраном, размещенным с внутренней стороны форсунки и обращенным своей полостью к выпускному отверстию. Две расположенные напротив друг друга кромки экрана примыкают к поверхности форсунки, а две другие - образуют два оппозитных отверстия.
Недостатком является то, что она не обеспечивает достаточную степень диспергирования распыляемой среды, а также данная конструкция недостаточно надежна.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении степени диспергирования распыляемой среды и повышении надежности конструкции форсунки.
Технический результат достигается тем, что форсунка, содержащая корпус с входным отверстием для распыляемой среды, экран внутри форсунки, выпускное отверстие, отличается тем, что экран выполнен в виде статического миксера, образованного объемно соединенными друг с другом по меньшей мере в двух точках полукруговыми сегментами, причем статический миксер перекрывает входное отверстие, форсунка снабжена контуром аэрирования, расположенным с внешней части корпуса, причем выпускное отверстие форсунки выступает относительно выходной части контура аэрирования на величину w, м, а зазор между выпускным отверстием и контуром аэрирования принимают равным d, м.
Технический результат достигается также тем, что в каждом полукруговом сегменте выполнены проточки, при установке располагающиеся в непосредственной близости от оси форсунки.
Технический результат достигается также тем, что проточки выполнены прямоугольной формы.
Технический результат достигается также тем, что проточки выполнены треугольной формы.
Технический результат достигается также тем, что проточки выполнены сложной формы.
Технический результат достигается также тем, что угол А между полукруговыми сегментами принимают не более 90 градусов.
Технический результат достигается также тем, что статический миксер выполнен съемным.
Технический результат достигается также тем, что статический миксер выполнен как одно целое с корпусом.
Технический результат достигается также тем, что статический миксер выполнен по всей длине входного отверстия.
Форсунка поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображен продольный разрез устройства по оси, на фиг. 2 показан элемент статического миксера, вид сверху на один из полукруговых сегментов, где:
1 - корпус форсунки;
2 - входное отверстие корпуса форсунки 1;
3 - выпускное отверстие корпуса форсунки 1;
4 - проточки в полукруговых сегментах 5 могут быть прямоугольной, полукруглой, треугольной или сложной формы;
5 - полукруговые сегменты, образующие при соединении по меньшей мере в двух точках крепления экран в виде статического миксера;
6 - точки крепления полукруговых сегментов 5 для образования экрана в виде статического миксера (по меньшей мере две точки);
7 - контур аэрирования, с полостью для подвода воздуха по периметру выпускного отверстия 3;
w - величина выступа выпускного отверстия 3 форсунки относительно выходной части контура аэрирования 7, м;
d - зазор между выпускным отверстием 3 и контуром аэрирования 7, м;
А - угол между полукруговыми сегментами, принимаемый не более 90 градусов со стороны выпускного отверстия 3.
Благодаря снабжению форсунки перекрывающим входное отверстие 2 экраном в виде статического миксера, образованным из полукруговых сегментов 5, соединённых объемно, размещенных с внутренней стороны корпуса 1 форсунки и обращенным своими лопастями к выпускному отверстию 3, обеспечивается повышение степени диспергирования распыляемой среды и упрощение конструкции. Это наблюдается при условии, что два соседних полукруговых сегмента 5 расположены в объеме перпендикулярно друг другу и под углом не более 90 градусов со стороны выпускного отверстия 3. Кромки полукруговых сегментов 5 примыкают к внутренней поверхности входного отверстия 2 корпуса 1 форсунки. Каждый полукруговой сегмент 5 может быть снабжен проточками 4, образующими серию сквозных отверстий по длине статического миксера. Таким образом, распыляемая среда перед попаданием в выпускное отверстие 3, сначала дробится, сталкиваясь с выступающей внутрь корпуса 1 форсунки поверхностью перекрывающих входное отверстие 2 полукруговых сегментов 5, а затем поступает в образованные проточками 4 отдельные потоки, идущими по своей поверхности. Потоки соударяются между собой в зоне выпускного отверстия 3 и конусообразного перехода 4. В результате соударения этих потоков происходит дополнительное дробление и интенсивная турбулизация распыляемой среды, приводящая к образованию на выходе из выпускного отверстия более мелких и однородных капель. За счет снабжения форсунки внешним контуром аэрирования 7 достигается наиболее мелкое и равномерное дробления распыляемой среды при достаточно невысоком давлении в устройстве.
Форсунка содержит корпус форсунки 1, в теле которого выполнено входное отверстие 2 корпуса форсунки 1, выпускное отверстие 3 корпуса форсунки 1. Во входном отверстии 2 установлен экран, выполненный в виде статического миксера из полукруговых сегментов 5, соединенных объемно по меньшей мере в двух точках 6 крепления. В полукруговых сегментах 5 могут быть выполнены проточки 4, которые могут быть прямоугольной, полукруглой, треугольной или сложной формы. Размеры и форму проточек 4 выбирают экспериментальным, экспериментально-аналитическим или аналитическим путем в зависимости от требуемого давления в системе и допустимого уровня гидравлического сопротивления форсунки. Угол А между полукруговыми сегментами 5 принимают не более 90 градусов со стороны выпускного отверстия 3 для снижения гидравлического сопротивления статического миксера. В каждом полукруговом сегменте 5 могут быть выполнены проточки 4, при установке располагающиеся в непосредственной близости от оси форсунки. Проточки 4 могут быть выполнены прямоугольной, треугольной или сложной формы. Форму проточек 4 принимают исходя из вязкостных характеристик диспергируемой среды. Экран в виде статического миксера из полукруговых сегментов 5 может быть выполнен съемным для возможности инспекции в период эксплуатации устройства. Экран в виде статического миксера из полукруговых сегментов 5 может быть выполнен как одно целое с корпусом для повышения жесткости устройства. Экран в виде статического миксера из полукруговых сегментов 5 может быть выполнен по всей длине входного отверстия 2 для повышения степени турбулизации потока. Корпус форсунки 1 снабжен контуром аэрирования 7, расположенным с внешней части корпуса 1. Выпускное отверстие 3 корпуса 1 форсунки выступает относительно выходной части контура аэрирования 7 на величину w, м, а зазор между выпускным отверстием и контуром аэрирования принимают равным d, м. Величины w и d получают опытным, экспериментально-аналитическим или аналитическим путем исходя из требуемого качества распыления среды.
Форсунка работает следующим образом. Распыляемая среда в виде жидкости, например вода из водопроводной сети, через входное отверстие 2 поступает в корпус 1 форсунки. В корпусе 1 форсунки происходит столкновение потока распыляемой среды с его внутренними стенками, в результате чего происходит частичная турбулизация потока. Дальнейшая турбулизация потока и его дробление происходит при его столкновении с полукруговыми сегментами 5 статического миксера. После этого отдельные потоки распыляемой среды поступают в образованные полукруговыми сегментами 5 оппозитные каналы сложной формы, движутся навстречу друг другу и соударяются между собой в полости входного отверстия 2, проходят через конусообразный переход 4 и попадают в выпускное отверстие 3. В результате их соударения происходит дальнейшее дробление и турбулизация, что в конечном итоге приводит к повышению степени диспергирования распыляемой среды, которая выходит из форсунки наружу через выпускное отверстие 3 в виде мельчайших капель. При использовании проточек 4 характер турбулизации меняется за счет создания дополнительных потоков продукта и столкновения данных потоков с основным потоком, образованным столкновением с полукруговыми сегментами 5. После выпуска их выпускного отверстия 3 распыленная среда подхватывается потоками воздуха и дополнительно диспергируется воздухом с удерживанием полученной формы капли потоками воздуха, подаваемого из контура аэрирования 7.
Применение форсунки обеспечивает следующие преимущества:
- повышение степени диспергирования распыляемой среды;
- повышение надежности конструкции форсунки;
- упрощение конструкции устройства.