ЦЕНТРОБЕЖНО-СТРУЙНАЯ ФОРСУНКА

Заявленное техническое решение относится к средствам распыления жидкостей и может использоваться в теплоэнергетике, химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности.
Из предшествующего уровня техники известна конструкция центробежно-струйной форсунки /пат. на полезную модель RU 83435, МПК B05B 1/34, 2009/, содержащей корпус, завихрительную цилиндрическую камеру с сужающимся коническим отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, завихрительную вставку с центральным отверстием и периферийными наклонными пазами, подводящий штуцер, при этом центральное отверстие завихрительной вставки выполнено коническим, диаметр меньшего основания которого составляет 0,3-0,4 диаметра сопла, а периферийные наклонные пазы выполнены щелевидными, причем соотношение глубины периферийного наклонного паза к его ширине находится в диапазоне от 2 до 4, при этом высота завихрительной камеры равна 0,7-0,8 ее диаметра, а угол конусности сужающегося конического отверстия составляет 1,8-2,2 угла наклона к продольной оси периферийного наклонного паза, при этом с наружной стороны сопла выполнена фаска.
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность выполнения периферийных каналов прямоугольного сечения, а расположение закручивающих каналов под небольшим углом относительно вертикальной оси образует ограниченный угол раскрытия факела, в результате чего снижается эффективность распыления жидкости, а жидкость, подаваемая под давлением в центробежно-струйную форсунку, может вызывать самоотвинчивание и ее срыв с подводящего штуцера.
Из предшествующего уровня техники известна конструкция центробежно-струйной форсунки /пат. на изобретение RU 2271872, МПК B05B 1/34, 2006/, содержащей корпус с выходным отверстием, установленную по оси корпуса камеру завихрения, связанную с полостью корпуса тангенциальными каналами в боковой стенке и отверстием в ее крышке, выполненным соосно с выходным отверстием корпуса, при этом тангенциальные каналы в боковой стенке камеры завихрения снабжены соосно установленными патрубками.
Недостатками данной конструкции является ее низкая эффективность распыления жидкости из-за наличия кольцевого зазора между корпусом центробежно-струйной форсунки и камерой завихрения, где жидкость, попадая в кольцевой зазор, не закручивается, кроме того, наличие отверстия для подвода жидкости малого диаметра увеличивает гидравлическое сопротивление, а, следовательно, увеличивает и энергозатраты для распыления жидкости, а отсутствие фиксатора на центробежно-струйной форсунки может вызвать самоотвинчивание и ее срыв с подводящего штуцера.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принятому за прототип является центробежно-струйная форсунка /пат. на полезную модель RU 57643, МПК B05B 1/34, 2006/, содержащая корпус с подготовительной камерой, коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с центральным цилиндрическим отверстием и периферийными наклонными пазами, подводящий штуцер с резьбой, а корпус в месте перехода подготовительной камеры в коническое сужающееся отверстие дополнительно снабжен кольцевым упором, на который установлен вкладыш, причем внутренний диаметр упора меньше, чем наружный диаметр вкладыша.
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малый угол раскрытия струи (до 45°) из-за отсутствия фаски в сопле, так как диаметр капель более 5 мм, эффективность распыления жидкости будет низкой, а отсутствие фиксатора на корпусе центробежно-струйной форсунки может вызвать самоотвинчивание и ее срыв с подводящего штуцера.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в разработке конструкции центробежно-струйной форсунки, отвечающей современным требованиям по качеству распыления жидкости, по надежности работы, снижению энергозатрат.
Техническим результатом предлагаемой центробежно-струйной форсунки является повышение эффективности охлаждения жидкости оборотного водоснабжения и повышение надежности работы центробежно-струйной форсунки.
Поставленный технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, достигается тем, что центробежно-струйная форсунка, содержит корпус с подготовительной камерой, коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, кольцевым упором, на который установлен вкладыш, с центральным цилиндрическим отверстием и периферийными наклонными отверстиями, расположенными концентрично центральному цилиндрическому отверстию, и подводящий штуцер с резьбой, причем внутренний диаметр упора меньше наружного диаметра вкладыша, при этом вкладыш подпружинен упругими элементами, осесимметрично жестко закрепленными на кольцевом упоре, периферийные наклонные отверстия выполнены в форме круговых цилиндров, с углом наклона оси цилиндров относительно оси центрального цилиндрического отверстия равным 30-60°, при этом у половины цилиндров нижние основания смещены к центральному цилиндрическому отверстию, а у остальных цилиндров - расположены на том же расстоянии относительно центрального цилиндрического отверстия, что и верхние основания, причем на верхней части корпуса центробежно-струйной форсунки выполнен удерживающий элемент с возможностью закрепления с фиксатором подводящего штуцера.
Осесимметрично жестко закрепленные на кольцевом упоре упругие элементы, имеющие высоту, преимущественно не превышающую высоту вкладыша, позволяют изменять дальность действия факела, площадь орошаемой поверхности, время контакта распыляемой жидкости с воздухом и тем самым регулировать процесс распыления жидкости, что позволяет повысить эффективность охлаждения жидкости оборотного водоснабжения.
Выполнение периферийных наклонных отверстий во вкладыше в форме круговых цилиндров, с углом наклона оси цилиндров относительно оси центрального цилиндрического отверстия равным 30-60° позволяет получить факел с углом раскрытия более 80°, что повышает эффективность распыления жидкости и, таким образом, повышает эффективность охлаждения жидкости оборотного водоснабжения.
К тому же, выполнение половины периферийных наклонных цилиндрических отверстий со смещением нижнего основания к центральному цилиндрическому отверстию, а у остальных цилиндров на том же расстоянии относительно центрального цилиндрического отверстия, что и верхние основания, позволяет уменьшить радиус закручиваемой жидкости в коническом сужающемся отверстии, в результате чего жидкость полностью заполняет коническое сужающееся отверстие в момент ее закручивания, также закрученный поток жидкости на периферии конического сужающегося отверстия сообщает дополнительное вращение закрученному потоку жидкости, расположенному вблизи цилиндрического сопла, увеличивая вращение потока жидкости, что повышает эффективность распыления жидкости и эффективность охлаждения жидкости оборотного водоснабжения.
Удерживающий элемент, выполненный на верхней части корпуса центробежно-струйной форсунки с возможностью закрепления с фиксатором подводящего штуцера, предотвращает самоотвинчиваемость корпуса центробежно-струйной форсунки. Это позволяет увеличивать давление жидкости внутри подводящего штуцера, что повышает эффективность распыления жидкости. Таким образом, повышается надежность работы центробежно-струйной форсунки и эффективность охлаждения жидкости оборотного водоснабжения.
На фиг. 1 изображен общий вид центробежно-струйной форсунки, продольный разрез, на фиг. 2 - центробежно-струйная форсунка, вид сверху, на фиг. 3 - периферийное наклонное отверстие, поперечный разрез.
Центробежно-струйная форсунка содержит корпус 1 с подготовительной камерой 2, коническим сужающимся отверстием 3, переходящим в цилиндрическое сопло 4, кольцевым упором 5, на который установлен вкладыш 6 с центральным цилиндрическим отверстием 7 и периферийными наклонными отверстиями 8, расположенными концентрично центральному цилиндрическому отверстию 7, и подводящий штуцер 9 с резьбой, причем внутренний диаметр упора 5 меньше наружного диаметра вкладыша 6. Вкладыш 6 подпружинен упругими элементами 10, осесимметрично жестко закрепленными на кольцевом упоре 5. Периферийные наклонные отверстия 8 выполнены в форме круговых цилиндров, с углом наклона оси цилиндров относительно оси центрального цилиндрического отверстия 7 равным 30-60°, при этом у половины цилиндров нижние основания 11 смещены к центральному цилиндрическому отверстию 7, а у остальных цилиндров - расположены на том же расстоянии относительно центрального цилиндрического отверстия 7, что и верхние основания 12. На верхней части корпуса 1 центробежно-струйной форсунки выполнен удерживающий элемент 13 с возможностью закрепления с фиксатором 14 подводящего штуцера 9.
Центробежно-струйная форсунка работает следующим образом. Жидкость под давлением поступает через подводящий штуцер 9, проходит по центральному цилиндрическому отверстию 7 и периферийным наклонным отверстиям 8 вкладыша 6, и далее проходя подготовительную камеру 2, жидкость поступает в коническое сужающееся отверстие 3 и через цилиндрическое сопло 4 разбрызгивается в виде факела, полностью заполненного мелкими каплями распыляемой жидкости. Изменяя давление жидкости внутри подводящего штуцера 9 вкладыш 6, подпружиненный упругими элементами 10, на последние передает усилие, тем самым изменяя их высоту H, в результате чего можно изменять дальность действия факела, площадь орошаемой поверхности, время контакта распыляемой жидкости с воздухом и тем самым регулировать процесс распыления жидкости. Наличие зазора h между нижней кромкой подводящего штуцера 9 и верхней кромкой вкладыша 6 обеспечивает свободное перемещение вкладыша 6 внутри центробежно-струйной форсунки в случае изменения давления жидкости. Жидкость, попадая в центральное цилиндрическое отверстие 7 и периферийные наклонные отверстия 8, которые выполнены в форме круговых цилиндров, с углом наклона оси цилиндров относительно центрального цилиндрического отверстия 7 равным 30-60° и у половины периферийных наклонных отверстий 8 нижние основания 11 смещены к центральному цилиндрическому отверстию 7, а у остальных цилиндров на том же расстоянии относительно центрального цилиндрического отверстия 7, что и верхние основания 12, образует факел с углом раскрытия более 80°, что повышает эффективность распыления жидкости, уменьшает радиус закручивания в коническом сужающемся отверстии 3, в результате чего жидкость полностью заполняет коническое сужающееся отверстие 3 в момент ее закручивания, также закрученный поток жидкости на периферии конического сужающегося отверстия 3 сообщает дополнительное вращение закрученному потоку жидкости, расположенному вблизи цилиндрического сопла 4, увеличивая вращение потока жидкости, что повышает эффективность распыления жидкости. Удерживающий элемент 13, выполненный на верхней части корпуса 1 центробежно-струйной форсунки с возможностью закрепления с фиксатором 14 подводящего штуцера 9, предотвращает самоотвинчиваемость корпуса 1 центробежно-струйной форсунки, что повышает надежность ее работы, позволяет увеличивать давление жидкости внутри подводящего штуцера 9 и, таким образом, повышает эффективность охлаждения жидкости оборотного водоснабжения.
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет повысить эффективность охлаждения жидкости оборотного водоснабжения и надежность работы центробежно-струйной форсунки.