ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ВИХРЕВАЯ ФОРСУНКА
PNEUMATIC VORTEX INJECTOR

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является форсунка по патенту РФ №2509261, F02С 7/24, содержащая корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой (прототип).
Недостатком известной форсунки является то, что она не обеспечивает высокой степени распыла жидкости.
Технический результат - повышение эффективности распыления жидкости.
Это достигается тем, что в пневматической вихревой форсунке, содержащей корпус, в который запрессован шнек, и элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, а внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку с правой или левой нарезкой, при этом между внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека образована винтовая внешняя полость, соединенная посредством трубки с источником сжатого воздуха, а внутри шнека выполнено отверстие с левой или правой винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, при этом направление винтовой нарезки отверстия, выполненного внутри шнека, может быть противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями, и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра, например, посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку с образованием цилиндрической камеры, выполняющей функции демпферной емкости для равномерной подачи сжатого воздуха в винтовую внешнюю полость, причем в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, служащим для демпфирования гидравлических ударов в случаях неравномерной подачи жидкости, к торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса прикреплен диффузор, на срезе которого установлен рассекатель потока жидкости, выполненный в виде перфорированного кольца, соосного с диффузором.
На чертеже изображен общий вид форсунки для распыливания жидкостей.
Пневматическая вихревая форсунка состоит из корпуса, состоящего из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки 5 большего диаметра и втулки 4 меньшего диаметра. Внутри втулки 4 меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек 1, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее. Внешняя поверхность шнека 1 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. При этом между внутренней поверхностью втулки 4 меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека 1 образована винтовая внешняя полость 3, соединенная посредством трубки 12 с источником сжатого воздуха, например компрессором (на чертеже не показано).
Внутри шнека 1 выполнено отверстие 2 с левой (или правой) винтовой нарезкой, соединенное с трубкой 9 для подвода жидкости под давлением.
При этом направление винтовой нарезки отверстия 2, выполненного внутри шнека 1, может быть противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека.
Во втулке 5 большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка 7, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями, и которая жестко закреплена во втулке 5 большего диаметра, например посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку 6 с образованием цилиндрической камеры 10, выполняющей функции демпферной емкости для равномерной подачи сжатого воздуха в винтовую внешнюю полость 3.
В цилиндрической полости фасонной втулки 7 расположен свободный конец трубки 9 для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце 8, служащим для демпфирования гидравлических ударов в случаях неравномерной подачи жидкости. В торцевой поверхности фасонной втулки 7 выполнены глухие отверстия 11 под ключ.
К торцевой части втулки 4 меньшего диаметра корпуса прикреплен диффузор 13, на срезе которого установлен рассекатель 14 потока жидкости, выполненный в виде перфорированного кольца, соосного с диффузором 13.
К рассекателю 14 потока жидкости, выполненному в виде перфорированного кольца, соосно с диффузором 13, прикреплен конический раструб 15, причем меньшее основание усеченной конической поверхности раструба соединено с внутренней поверхностью отверстия 16 в рассекателе 14.
Пневматическая вихревая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.
Жидкость подается по цилиндрическому отверстию трубки 9 в отверстие 2 с винтовой нарезкой, образуя внутренний вращающийся поток жидкости, а подача сжатого воздуха осуществляется в винтовую внешнюю полость 3, образуя внешний вращающийся поток воздуха.
На выходе из форсунки встречаются два вращающихся потока, причем один поток, внутренний - жидкости, совершает вращение в сторону, противоположную внешнему потоку воздуха. При взаимодействии вращающихся потоков на выходе из форсунки происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости и воздуха (внешнего и внутреннего). При этом суммарный мелкодисперсный вращающийся поток на выходе может иметь направление вращения, которое определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней или внутренней винтовых полостей, а может быть стационарным, в случае противоположного направления вращения потоков, и равенства их приведенных массовых скоростей.
Шнек 1 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. При среднем давлении жидкости, подаваемой через цилиндрическое отверстие в трубке 9 под давлением 6…9 МПа, обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости.
Возможен вариант, когда к торцевой части втулки 4 меньшего диаметра корпуса форсунки прикреплен конфузор 17, выполненный в виде полой втулки по форме усеченного конуса с по крайней мере тремя отверстиями 18, равномерно расположенными на ее внешней поверхности, при этом длина втулки равна длине диффузора 13, на срезе которого установлен рассекатель 14 потока жидкости, в виде перфорированного кольца, при этом отверстия 18 соединены с полостью, образованной диффузором 13, и перфорированным кольцом.