ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ВИХРЕВАЯ ФОРСУНКА
CENTRIFUGAL VORTEX NOZZLE

Изобретение относится к технике распыления жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, в сельском хозяйстве, в устройствах химической технологии и в теплоэнергетике.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является форсунка по патенту RU №2485986, A62C 31/02 (прототип), содержащая корпус, накидную гайку, вкладыш с сужающимися по потоку тангенциальными каналами, камеру закручивания, сопло и диск, примыкающий к торцу вкладыша со стороны тангенциальных каналов.
Использование мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.
Однако распылитель такой конструкции не позволяет достичь заданного распределения потоков мелкодисперсных капель на поверхности орошения требуемой площади без увеличения расхода жидкости. Это связано с тем, что потоки капель, генерируемые большей частью отверстий, ориентированы в горизонтальном направлении и имеют на выходе из форсунки симметричное распределение относительно горизонтальной плоскости.
Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости за счет снижения гидравлического сопротивления форсунки при сохранении расходных характеристик, обеспечения гомогенной степени смешения со средой втекания.
Это достигается тем, что в центробежной вихревой форсунке, содержащей корпус, накидную гайку, вкладыш с сужающимися по потоку тангенциальными каналами, камеру закручивания, сопло и диск, примыкающий к торцу вкладыша со стороны тангенциальных каналов, при этом вкладыш и диск изготовлены из металлокерамики, входные кромки тангенциальных каналов скруглены, в торцевой поверхности накидной гайки, осесимметрично корпусу, выполнено центральное отверстие, состоящее из цилиндрической части и конической части, а вкладыш имеет по крайней мере три 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, и диск, примыкающий к торцу вкладыша со стороны тангенциальных каналов перпендикулярно оси корпуса, а к торцевой поверхности накидной гайки, осесимметрично корпусу, крепится рассекатель потока жидкости, выполненный в виде перфорированной конической обечайки с основанием, закрепленным винтами на торцевой поверхности накидной гайки, при этом вершина конической поверхности обечайки направлена в сторону от завихрителя потока жидкости, а в нижней части рассекателя закреплен сферический перфорированный сегмент таким образом, что вершина конической обечайки совпадает с центром сферической поверхности перфорированного сегмента.
На фиг. 1 изображен фронтальный разрез центробежной вихревой форсунки, на фиг. 2 - горизонтальное сечение по соплу форсунки.
Центробежная вихревая форсунка состоит из трубчатого корпуса 1 (фиг. 1), в котором с помощью накидной гайки 2 через герметизирующую прокладку 10 соосно закрепляется вкладыш 7 завихрителя потока жидкости. В торцевой поверхности накидной гайки 2, осесимметрично корпусу 1, выполнено центральное отверстие, состоящее из цилиндрической части 8 и конической части 9.
Вкладыш 7 имеет по крайней мере три тангенциальных канала 3 (фиг. 2 - на чертеже показано четыре канала), расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса 1, а также камеру закручивания 4, соединенную с тангенциальными каналами 3, соосное корпусу 1 дроссельное отверстие 5, расположенное в нижней части вкладыша 7, и диск 6, примыкающий к торцу вкладыша 7 со стороны тангенциальных каналов перпендикулярно оси корпуса 1. Тангенциальные каналы 3 выполнены со скругленными входными кромками и сужающимися по ходу потока. Вкладыш 7 и диск 6 изготовлены из металлокерамики.
К торцевой поверхности накидной гайки 2, осесимметрично корпусу 1, крепится рассекатель 13 потока жидкости, выполненный в виде перфорированной конической обечайки с основанием 11, закрепленным винтами 12 на торцевой поверхности накидной гайки 2.
При этом вершина конической поверхности обечайки направлена в сторону от завихрителя потока жидкости, а в нижней части рассекателя 13 закреплен сферический перфорированный сегмент 14 таким образом, что вершина конической обечайки, совпадает с центром сферической поверхности перфорированного сегмента 14.
К торцевой поверхности накидной гайки 2, осесимметрично корпусу 1, крепится гильза 15, охватывающая рассекатель 13 до поверхности его пересечения со сферическим перфорированным сегментом 14 и выполняющая функцию направляющего элемента распыляемого потока жидкости.
Центробежная вихревая форсунка следующим образом.
При подаче жидкости в корпус 1 под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа из тангенциальных каналов 3 струи жидкости под давлением попадают в камеру закручивания 4, из которой под действием давления и центробежных сил распыливаются через дроссельное отверстие 5. Затем мелкодисперсный вихревой поток поступает сначала в цилиндрическую часть 8 центрального отверстия, а затем в коническую часть 9 этого отверстия, образуя факел мелкодисперсного вихревого потока, угол раскрытия которого определяется углом конической части 9 центрального отверстия. Тангенциальные каналы 3 выполнены со скругленными входными кромками и сужающимися по ходу потока, что дополнительно снижает гидравлическое сопротивление и повышает качество распыливания, а вторичное дробление капель жидкости и получение мелкодисперсного факела обеспечивает пластинчатый распылитель.
В камере закручивания 4 за счет вкладыша 7 завихрителя потока жидкости создаются вихревые потоки жидкости, которые устремляются в рассекатель 13 потока жидкости, выполненный в виде, перфорированной конической обечайки, в котором поток жидкости дробится до мелкодисперсной фазы, а сферический перфорированный сегмент 14, закрепленный на конической обечайке, позволяет увеличить мелкодисперсность фазы распыла жидкости.
Возможен вариант, когда к гильзе 15, закрепленной осесимметрично корпусу 1 к торцевой поверхности накидной гайки 2 и охватывающей рассекатель 13 до поверхности его пересечения со сферическим перфорированным сегментом 14, закреплена перфорированная обечайка 16, выполненная в виде усеченного конуса, причем большее основание конуса которой закреплено к торцу выходного сечения гильзы 15, а меньшее основание конуса закреплено к сферическому перфорированному сегменту 14 в его нижней части.
Возможен вариант, когда гильза 15, закрепленная осесимметрично корпусу к торцевой поверхности накидной гайки 2 и охватывающая рассекатель, выполнена конической, при этом большее основание конуса соединено с перфорированной обечайкой 16, а меньшее основание конуса соединено с торцевой поверхностью накидной гайки 2.
Возможен вариант, когда полость рассекателя 13 потока жидкости, выполненная в виде перфорированной конической обечайки с основанием 11, закрепленным винтами 12 на торцевой поверхности накидной гайки 2, заполнена пористым материалом, например проволокой типа «путанка».