ПЛОСКОСТРУЙНЫЕ ФОРСУНКИ ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ С РЕГУЛИРУЕМЫМ РАЗМЕРОМ КАПЕЛЬ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ПОСТОЯННЫЙ ИЛИ ПЕРЕМЕННЫЙ УГОЛ РАСПЫЛЕНИЯ
FLUID FLAY JET NOZZLE WITH CONTROLLED DROP SIZE WITH INVARIABLE OR VARIABLE STRAY ANGLE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Международная патентная заявка испрашивает преимущество и приоритет австралийской предварительной патентной заявки № 2008904999, поданной 25 сентября 2008 г. под названием «СТРУИ», содержимое которой при этом включено в качестве ссылки во всех отношениях, как если бы полностью излагалось в данном документе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение обычно относится к форсункам для распыления текучей среды. Конкретнее, это изобретение относится к плоскоструйным форсункам для текучей среды с регулируемым размером капель, включающим варианты осуществления постоянного или переменного угла распыления.
Описание предшествующего уровня техники
Форсунки для превращения текучих сред, таких как вода, под давлением в измельченные аэрозоли или струи пара хорошо известны в уровне техники. Форсунки используются во многих применениях, например в орошении, поливке ландшафтов, борьбе с огнем и даже в распылении растворителей и краски. Форсунки также используются в оборудовании для производства искусственного снега для того, чтобы обеспечивать измельченные аэрозоли капель воды, имеющих размер, пригодный для пропускания через холодный атмосферный воздух с целью превращения в снег для искусственного производства снега на лыжных курортах. Традиционные форсунки используются для того, чтобы обеспечивать струи аэрозолей текучей среды особой формы распыления, например конусообразного распыления аэрозолей. Форсунки, которые обеспечивают плоскую струю (веерообразной формы), доказывают высокую пригодность в изготовлении искусственного снега, борьбе с огнем и орошении.
Единственной трудностью, связанной с традиционными форсунками для текучей среды, в частности теми, что связаны с изготовлением искусственного снега, является сложная задача превращения больших объемов воды в маленькие капли или частицы, пригодные для замерзания в атмосферном воздухе. Традиционный подход обычно применялся для того, чтобы увеличивать количество малых выпускных форсунок с нерегулируемыми выпускным отверстием и углом распыления. В этом подходе продукты производства (скорость течения текучей среды) могут изменяться единственным путем использования форсунок с постоянным входным давлением текучей среды, размещенных в банках, подача которых может быть выборочно включена или выключена. С этой целью некоторые вентиляторные пушки для производства искусственного снега имеют до 400 нерегулируемых форсунок, расположенных на 4 отдельных банках. Кроме того, для того чтобы изменять скорость течения текучей среды, можно изменять рабочее давление текучей среды на входе. Однако известно, что при изменении входного давления текучей среды размер капель также меняется.
В уже другом традиционном подходе к достижению большего объема воды, проходящего через одиночную нерегулируемую форсунку, можно просто использовать форсунку с большим нерегулируемым выпускным отверстием и, как следствие, с большими каплями. Традиционные противопожарные форсунки известны тем, что имеют увеличение в размере капель и увеличение скорости течения текучей среды.
Другая трудность, связанная с традиционными форсунками со струей из небольшого нерегулируемого выпускного отверстия, используемыми в производстве искусственного снега, заключается в том, что они не имеют достаточную пропускную способность из-за коротких траекторий текучей среды внутри форсунки, маленького размера частиц, а поток текучей среды может быть разделен на отдельные потоки, тем самым увеличивая потери на внутреннее трение.
Таким образом, имеется необходимость плоскоструйных форсунок для текучей среды с регулируемым размером капель. Кроме того, является полезным иметь форсунки, которые обеспечивают нерегулируемые и регулируемые углы распыления в дополнение к регулируемому размеру капель. Такие форсунки могут обеспечивать больший контроль пользователем над следующими переменными параметрами распыления форсунок: скорость течения текучей среды, размер капель, образованных у эжекторного выпускного отверстия, форма (рисунок) распыления и угол распыления.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрывается вариант осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды. Форсунка может включать в себя нижнюю пластину форсунки, включающую образованную в ней нижнюю поверхность сталкивания, по меньшей мере, одно впускное отверстие для текучей среды, расположенное на внутреннем конце нижней поверхности сталкивания, и нижнюю кромку выпускного отверстия, расположенную вдоль внешнего конца нижней поверхности сталкивания. Форсунка может дополнительно включать в себя верхнюю пластину форсунки, включающую образованную в ней верхнюю поверхность сталкивания, и верхнюю кромку выпускного отверстия, расположенную вдоль внешнего конца верхней поверхности сталкивания. Форсунка может дополнительно включать в себя уплотнитель, выполненный с возможностью уплотнения нижней пластины форсунки с верхней пластиной форсунки так, чтобы нижняя и верхняя поверхности сталкивания располагались противоположно одна другой, тем самым образуя канал для текучей среды между поверхностями сталкивания, при этом канал для текучей среды выполнен с возможностью направлять текучую среду под давлением от, по меньшей мере, одного впускного отверстия для текучей среды к щелевому выпускному отверстию, образованному между противоположными нижней и верхней кромками выпускного отверстия. Форсунка может дополнительно включать в себя механизм регулирования размера капель, выполненный с возможностью прикрепления к верхней и нижней пластинам форсунки для выборочного управления размером капель текучей среды, выпускаемых из щелевого выпускного отверстия.
Раскрывается другой вариант осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды. Форсунка может включать в себя противоположные нижнюю и верхнюю пластины форсунки, имеющие множество впускных отверстий для текучей среды, приводящих к множеству камер для текучей среды. Каждая из множества камер для текучей среды может включать в себя противоположные поверхности сталкивания, которые имеют первую и вторую области для ускорения течения текучей среды вдоль противоположных поверхностей сталкивания и вызывают изменение направления противоположных потоков текучей среды к выпускным противоположным кромкам выпускного отверстия, и сталкивают друг с другом. Форсунка может дополнительно включать в себя выборочно регулируемое расстояние между противоположными кромками выпускного отверстия.
Дополнительные признаки и применяемость изобретения будут изложены далее в следующем описании и отчасти будут видны из описания или могут быть изучены при осуществлении на практике настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее следующие чертежи иллюстрируют примерные варианты осуществления изобретения на практике. На чертежах одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым деталям в различных видах или вариантах осуществления настоящего изобретения.
Фиг.1-3 представляют собой покомпонентные виды сверху-спереди в перспективе, спереди и снизу-спереди в перспективе, соответственно, варианта осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды согласно настоящему изобретению.
Фиг.4 представляет собой вид с правой стороны в поперечном сечении варианта осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды в сборе, показанной на фиг.1-3, согласно настоящему изобретению.
Фиг.5 и 6 представляют собой виды в перспективе и сверху, соответственно, варианта осуществления нижней пластины форсунки согласно настоящему изобретению.
Фиг.7 представляет собой вид снизу в перспективе варианта осуществления верхней пластины форсунки согласно настоящему изобретению.
Фиг.8 представляет собой увеличенный вид в перспективе варианта осуществления нижней кромки выпускного отверстия согласно настоящему изобретению.
Фиг.9 представляет собой вид спереди варианта осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды, показанной на фиг.1-4, собранной без дополнительной крышки, согласно настоящему изобретению.
Фиг.10 иллюстрирует другой вариант осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды, имеющей прикрепленную насадку, находясь в которой узел форсунки выборочно вращается для того, чтобы регулировать угол распыления, согласно настоящему изобретению.
Фиг.11 представляет собой увеличенный вид в перспективе другого варианта осуществления нижней пластины форсунки, имеющей скошенную нижнюю кромку выпускного отверстия, согласно настоящему изобретению.
Фиг.12 представляет собой вид спереди варианта осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды, имеющей скошенные пластины форсунки, собранной без крышки, согласно настоящему изобретению.
Фиг.13 и 14 представляют собой виды в перспективе альтернативных вариантов осуществления нижней и верхней пластин форсунки согласно настоящему изобретению.
Фиг.15 иллюстрирует вид в поперечном сечении варианта осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды, включающей альтернативные варианты осуществления нижней и верхней пластин форсунки, показанных на фиг.13 и 14.
Фиг.16 иллюстрирует разобранный вид варианта осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды с нерегулируемым углом распыления согласно настоящему изобретению.
Фиг.17 иллюстрирует вид сверху-справа в перспективе варианта осуществления нижней пластины форсунки, показанной на фиг.16 в подробных деталях, согласно настоящему изобретению.
Фиг.18 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении варианта осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды с нерегулируемым углом распыления в сборе согласно настоящему изобретению.
Фиг.19 представляет собой вид слева в перспективе плоскоструйной форсунки для текучей среды с нерегулируемым углом распыления в сборе, показанной на фиг.18, согласно настоящему изобретению.
Фиг.20 представляет собой упрощенный чертеж вариантов осуществления нижней и верхней пластин разделенной на три камеры форсунки, показанной на виде слева в перспективе, с нерегулируемым углом распыления, согласно настоящему изобретению.
Фиг.21 иллюстрирует подробно в деталях поверхности сталкивания, образованные в нижней и верхней пластинах форсунки, показанных на фиг.20.
Фиг.22 иллюстрирует разобранный вид в перспективе нижней и верхней пластин форсунок для плоскоструйной форсунки для текучей среды, имеющей четыре впускных отверстия для текучей среды, согласно настоящему изобретению.
Фиг.23 представляет собой вид сверху варианта осуществления нижней пластины форсунки, показанной на фиг.22, согласно настоящему изобретению.
Фиг.24 представляет собой упрощенный вид с правой стороны в поперечном сечении плоскоструйной форсунки для текучей среды, представленной на фиг.22, но в собранном виде, согласно настоящему изобретению.
Фиг.25 представляет собой вид в перспективе плоскоструйной форсунки для текучей среды, показанной на фиг.22 и 24, согласно настоящему изобретению.
Фиг.26 и 27 иллюстрируют виды в поперечном сечении в перспективе варианта осуществления механизма управления клапаном для управления текучей средой в варианте осуществления плоскоструйной форсунки, проиллюстрированном на фиг.22, 24 и 26.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В данном документе раскрываются варианты осуществления плоскоструйных форсунок для текучей среды и их комплектующие детали. Согласно настоящему изобретению различные варианты осуществления форсунок обеспечивают возможность регулирования размера частиц или капель. Меняющийся размер капель может быть особенно полезен в использовании применительно к производству искусственного снега, где меньшие частицы воды или капли могут замерзать быстрее, когда при замерзании в холодном атмосферном воздухе образуются частицы льда и снега, по сравнению с большими каплями воды. Различные другие варианты осуществления форсунок обеспечивают нерегулируемый или регулируемый угол распыления. Многие традиционные плоскоструйные форсунки обеспечивают только нерегулируемый угол распыления. Кроме того, другие варианты осуществления обеспечивают многочисленные впускные отверстия для текучей среды, обеспечивающие усиленный контроль над скоростью течения текучей среды. Варианты осуществления плоскоструйных форсунок для текучей среды, описанных в данном документе, каждый в отдельности способен повышать скорости течения воды до приблизительно 200 галлонов в минуту и выпускать капли примерно на 20 метров в атмосферный воздух.
Однако станет понятно, что показанные и описанные в данном документе плоскоструйные форсунки для текучей среды могут быть использованы с любой подходящей текучей средой, не только с водой. К примеру, но не ограничивающему, текучая среда может быть топливом, растворителем, краской, маслом или любой другой текучей средой, которая может быть измельчена согласно замыслам настоящего изобретения. Полезным признаком раскрытых в данном документе различных вариантов осуществления форсунок является тот факт, что они не требуют для достижения измельчения текучей среды какого-либо сжатого воздуха. Измельчение достигается использованием только конструктивных особенностей различных вариантов осуществления форсунок и давления текучей среды в одном или более впускных отверстиях для текучей среды.
Фиг.1-3 представляют собой разобранные виды сверху-спереди в перспективе, спереди и снизу-спереди в перспективе, соответственно, варианта осуществления плоскоструйной форсунки 100 для текучей среды согласно настоящему изобретению. Форсунка 100 может включать в себя нижнюю пластину 102 форсунки, верхнюю пластину 104 форсунки, уплотнитель 106, дополнительную крышку 108 и механизм 110 регулирования размера капель. Как показано на фиг.1-3, иллюстрируемый механизм 110 регулирования размера капель может быть множеством болтов 112, используемых с соответствующими отверстиями 114 под болты, для закрепления уплотнителя 106 между нижней пластиной 102 форсунки и верхней пластиной 104 форсунки. Отверстия 114 под болты могут полностью проходить через одну из пластин 102 (показано) или 104. Отверстия 114 под болты в другой пластине 104 (показано) или 102 могут иметь резьбы внутри отверстий 114 под болты для сцепления с резьбами болтов 112. Кроме того, отверстия 114 под болты могут полностью проходить через обе пластины 102 и 104 и закрепляться с использованием подходящих гаек и/или шайб (не показанных) для того, чтобы входить в резьбовое зацепление с болтами 112.
Станет понятно, что существует много других схем для регулирования размера капель, которые могут служить подходящей заменой для механизма 110 регулирования размера капель, описанного и показанного в данном документе. К примеру, но не ограничивающему, зажимной механизм, установленный снаружи на пластинах 102 и 104, может быть использован для выборочного сжатия уплотнителя 106 в промежутке между пластинами 102 и 104 согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения. В уже другом варианте осуществления выборочно регулируемые противоположные кромки выпускного отверстия могут быть включены в одну или обе из пластин 102 и 104 для того, чтобы позволить посредством зажимного винта или других механических устройств регулировать размер щелевого выпускного отверстия 136 и, тем самым, размер капель или частиц, согласно настоящему изобретению.
Уплотнитель 106 может быть использован для того, чтобы разделять нижнюю пластину 102 форсунки и верхнюю пластину 104 форсунки. Уплотнитель 106 также может быть использован для того, чтобы образовывать влагонепроницаемое уплотнение вокруг канала 116 для текучей среды, образованного между нижней пластиной 102 форсунки и верхней пластиной 104 форсунки. Уплотнитель 106 может быть образован из любого подходящего упруго деформируемого материала, который может образовывать влагонепроницаемое уплотнение между нижней пластиной 102 форсунки и верхней пластиной 104 форсунки. К примеру, но не ограничивающему, уплотнитель 106 может быть образован из резины или эластомера, т.е. любого одного из различных полимеров, известных специалисту в данной области техники, имеющего упругие свойства наподобие свойств природного каучука.
Дополнительная крышка 108 может быть скреплена с верхней пластиной 104 форсунки посредством винта 118 и отверстия 120 для ввинчивания в отверстие с резьбой в верхней части верхней пластины 104 форсунки или посредством некоторого другого крепежного механизма (не показанного), такого как байонетное крепление, скобы, резьбовое соединение, посадка с натягом или любое другое подходящее средство, известное специалисту в данной области техники. Дополнительная крышка 108 может дополнительно включать в себя отверстие 122. Отверстие 122 может иметь фаску 126 (лучше всего видно на фиг.2), окружающую отверстие 122 для расширения пути к атмосферному воздуху капель текучей среды, выпускаемых из канала 116 для текучей среды.
Нижняя пластина 102 форсунки может включать в себя одно или более впускных отверстий 124 для текучей среды (одно показано на фиг.1 и 3). Впускное отверстие 124 для текучей среды может быть выполнено с возможностью соединения (посредством быстрого резьбового соединения или других средств) с источником высокого давления текучей среды, к примеру, но не ограничивающему, водопроводом, который подводит текучую среду, подвергаемую измельчению форсункой 100.
Фиг.4 представляет собой вид с правой стороны в поперечном сечении варианта осуществления плоскоструйной форсунки 100 для текучей среды в сборе, показанной на фиг.1-3, согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.4, нижняя пластина 102 форсунки и верхняя пластина 104 форсунки разделяются уплотнителем 106 и удерживаются в положении болтами 112. Уплотнитель 106 может быть сжимаемым или упруго деформированным материалом, к примеру, но не ограничивающему, эластомером или резиной. Уплотнитель 106 окружает канал 116 для текучей среды, если смотреть сверху, и располагается между нижней пластиной 102 форсунки и верхней пластиной 104 форсунки. Как дополнительно показано на фиг.4, дополнительная крышка 108 может окружать нижнюю пластину 102 форсунки и верхнюю пластину 104 форсунки. Крышка 108 может быть прикреплена посредством соединения винта 118 с отверстием 120А, образованного в верхней части 128 верхней пластины 104 форсунки. Винт 118 может быть использован, чтобы вращательно регулировать и закреплять крышку 108 и ее отверстие 122 относительно щелевого выпускного отверстия 136 для того, чтобы регулировать угол распыления, как будет дополнительно описано далее.
Фиг.4 дополнительно иллюстрирует вертикальное поперечное сечение канала 116 для текучей среды, начинающегося с впускного отверстия 124 для текучей среды, приводящего к камере 130 для текучей среды, которая накапливает и перенаправляет текучую среду к противоположным нижней и верхней поверхностям 132 и 134 сталкивания. Текучая среда, в конечном итоге, направляется к щелевому выпускному отверстию 136, где ламинарные течения текучей среды, проходящие поперек противоположным поверхностям 132 и 134 сталкивания, сталкиваются под давлением, а после контакта тут же измельчаются и выпускаются наружу из щелевого выпускного отверстия 136 в форме плоского струйного распыления.
Как показано в вертикальном поперечном сечении на фиг.4, вариант осуществления форсунки 100 включает в себя камеру 130 для текучей среды, которая вначале обеспечивает отсутствие сужения вертикального размера канала 116 для текучей среды, т.е. на участке от впускного отверстия 124 для текучей среды до места его схождения с противоположными поверхностями 132 и 134 сталкивания у центральной оси, показанной пунктирной линией 138. Описываемые, так или иначе, дно 156 и свод 168 обычно параллельны друг другу.
Однако противоположные поверхности 132 и 134 сталкивания обеспечивают постепенное сужение высоты канала 116 для текучей среды по мере удаления от центральной оси 138. Постепенное сужение может отражать постоянный уклон в прямолинейной первой области, показываемой обычно скобками 140 на фиг.4. Сужение противоположных поверхностей 132 и 134 сталкивания форсунки 100 в первой области 140 ускоряет течение текучей среды радиально и по направлению к щелевому выпускному отверстию 136.
В нелинейной второй области, показываемой обычно стрелками 142, противоположные поверхности 132 и 134 сталкивания форсунки 100 обеспечивают увеличенное сужение в вертикальном размере канала 116 для текучей среды. Увеличенное сужение в нелинейной второй области 142 может отражать изменяемый уклон относительно уклона в первой области 140. Увеличенное сужение во второй области 142 дополнительно ускоряет течение текучей среды по направлению к щелевому выпускному отверстию 136. Вторая область 142 дополнительно затягивает текучую среду из противоположных направлений (поверхностей 132 и 134 сталкивания) для того, чтобы сталкивать одно с другим и, тем самым, измельчать в щелевом выпускном отверстии 136. Ускоренные измельченные капли текучей среды далее выпускаются в атмосферный воздух.
Фиг.5 и 6 представляют собой виды в перспективе и сверху, соответственно, варианта осуществления нижней пластины 102 форсунки согласно настоящему изобретению. Нижняя пластина 102 форсунки может включать в себя нижнюю поверхность 132 сталкивания, образованную в верхней поверхности 144 пластины 102. Нижняя пластина 102 форсунки может включать в себя впускное отверстие 124 для текучей среды, проходящее через нижнюю поверхность (не показанную на фиг.5-6, но обозначенную позицией 146 на фиг.3) пластины 102. Впускное отверстие 124 для текучей среды может быть расположено на внутренней кромке 148, примыкающей к дну 156. Нижняя пластина 102 форсунки может дополнительно включать в себя нижнюю кромку 150 выпускного отверстия, расположенную вдоль внешней цилиндрической поверхности 152 нижней пластины 102 форсунки. Участок камеры 130 для текучей среды ограничивается нижними боковыми стенками 154, которые вертикально поднимаются от обычно плоского дна 156 нижней пластины 102 форсунки. Нижние боковые стенки 154 могут включать в себя лежащие в одной плоскости поверхности и распространяться радиально от впускного отверстия 124 для текучей среды по направлению к нижней кромке 150 выпускного отверстия.
Фиг.5 и 6 дополнительно иллюстрируют отверстия 114 под болты (показаны шесть), образованные в верхней поверхности 144, которые используются с болтами 112 (фиг.1) для того, чтобы скреплять нижнюю пластину 102 форсунки с верхней пластиной 104 форсунки (фиг.1) и уплотнение 106 в промежутке между ними. Согласно другим вариантам осуществления количество отверстий 114 под болты может быть больше или меньше шести показанных. При этом необходимо, чтобы количество болтов 112 было достаточным для того, чтобы закрепить уплотнение 106 (фиг.1) между нижней пластиной 102 форсунки и верхней пластиной 104 форсунки (фиг.1). Нижняя пластина 102 форсунки может дополнительно включать в себя гнездо 162 уплотнения для приема уплотнителя 106 (фиг.1). Гнездо 162 уплотнения (и уплотнитель 106, фиг.1) выполнены с возможностью распространяться по периферии верхней поверхности 144 нижней пластины 102 форсунки от противолежащих концов 164А и 164В щелевого выпускного отверстия 136 (фиг.4).
Фиг.5 и 6 дополнительно иллюстрируют множество радиальных канавок 160 (на фиг.5 и 6 показаны пятнадцать канавок), каждая начинается от точки 158, где центральная ось 138 пересекает дно 156, и распространяется вверх по постоянному прямолинейному уклону в первой области 140, далее более круто вверх по нелинейному уклону второй области 142, примыкающей к нижней кромке 150 выпускного отверстия. В то же время, радиальные канавки 160, показанные на фиг.5 и 6, обычно имеют в поперечном сечении скругленный профиль V-образной формы, при этом другие многоугольный или изогнутый профили могут быть пригодны для альтернативных вариантов осуществления нижней пластины 102 форсунки в соответствии с замыслами настоящего изобретения. Также станет понятно, что в уже другом варианте осуществления пластины форсунки (верхняя и нижняя) могут не иметь канавок вообще. Согласно этим вариантам осуществления пластины форсунки могут просто включать в себя гладкие имеющие форму усеченного конуса поверхности сталкивания (см., например, фиг.17-19 и соответственные пояснения ниже).
Фиг.7 представляет собой вид снизу в перспективе варианта осуществления верхней пластины 104 форсунки согласно настоящему изобретению. Очевидно, что по сравнению с нижней пластиной 102 форсунки (фиг.5 и 6) верхняя пластина 104 форсунки имеет в основном все те же соответствующие признаки нижней пластины 102 форсунки за исключением впускного отверстия 124 для текучей среды. В частности, верхняя пластина 104 форсунки может включать в себя нижнюю поверхность 166, имеющую верхнюю поверхность 138 сталкивания, свод 168, отверстия 114 под болты и образованное в ней гнездо 162 уплотнения. Подобно аналогичной детали и противоположной нижней поверхности 132 сталкивания верхняя поверхность 134 сталкивания включает в себя множество радиальных канавок 160, начинающихся в точке 170 на центральной оси 138 на своде 168 и распространяющихся по прямолинейной первой области 140 к нелинейной второй области 142 и, наконец, к верхней кромке 172 выпускного отверстия, образующей половину щелевого выпускного отверстия 136 (фиг.4). Подобным образом, другой участок камеры 130 для текучей среды ограничивается верхними боковыми стенками 155, которые спускаются вертикально от обычно плоского свода 168 верхней пластины 104 форсунки.
Фиг.8 представляет собой увеличенный вид с правой стороны в перспективе участка нижней пластины форсунки, иллюстрирующий вариант осуществления нескошенной нижней кромки 150 выпускного отверстия, согласно настоящему изобретению. На чертеже показывается 3-х мерная модель радиальных канавок 160, а также дополнительная деталь гнезда 162 уплотнения. Также на чертеже показывается вспомогательное гнездо 174 уплотнения вокруг внешней цилиндрической поверхности 152, которая может быть использована для дополнительного уплотнения с другим уплотнителем (не показанным).
Фиг.9 представляет собой вид спереди варианта осуществления плоскоструйной форсунки 100 для текучей среды, показанной на фиг.1-4, собранной без дополнительной крышки 108, согласно настоящему изобретению. Фиг.9 иллюстрирует уплотнитель 106 в промежутке между нижней и верхней пластинами 102 и 104 форсунки, скрепленными болтами 112. Как дополнительно показано на фиг.9, щелевое выпускное отверстие 136 определяется нижней и верхней кромками 150 и 172 выпускного отверстия.
Рисунок распыления, который выходит из каждой вертикально выровненной пары канавок 160 щелевого выпускного отверстия 136, представляет собой миниплоскоструйный веер с продольной осью, ориентированной в вертикальном направлении. Конечно, представлено множество (пятнадцать в проиллюстрированном варианте осуществления) таких вертикально выровненных пар канавок, каждая направляющая плоскую струю в различном угловом направлении, когда обращена горизонтально. Вариант осуществления форсунки 100, показанный на фиг.1-9, может достигать исходного угла распыления охватом около 80° из щелевого выпускного отверстия 136 и может включать в себя до пятнадцати вертикально ориентированных плоскоструйных вееров, равномерно распределенных на протяжении горизонтально ориентированного исходного угла распыления 80°. Однако станет понятным, что многие другие варианты осуществления могут иметь большее или меньшее количество пар канавок 160, образующих уменьшенные плоские струи, зависящее от выбранной ширины каждой канавки на щелевом выпускном отверстии 136 для данной угловой конфигурации форсунки (показана 80°). К тому же, будет понятно, что большее или меньшее количество пар канавок 160 может достигаться посредством изменения показанной угловой конфигурации форсунки, которая составляет приблизительно 80°. Варианты осуществления форсунки 100 были испытаны на предмет расходования до примерно 200 галлонов в минуту под соответствующим давлением воды.
Исходный угол распыления, составляющий примерно 80°, обеспеченный на щелевом выпускном отверстии 136, задается дополнительной крышкой 108, вращательно ориентированной так, что отверстие 122 точно выравнивается с щелевым выпускным отверстием 136. Конечно, если требуются небольшие углы распыления, дополнительная крышка 108 может быть вращательно ориентирована так, чтобы она закрывала участок щелевого выпускного отверстия 136, тем самым удерживая измельчаемую текучую среду от свободного выхода из щелевого выпускного отверстия 136. Положение в результате вращательного выравнивания дополнительной крышки 108 может быть закреплено винтом 118 согласно одному варианту осуществления, или отверстиями и винтами (не показаны), образованными вдоль внешней цилиндрической поверхности крышки 108 и пластин 102 и 104 согласно другому варианту осуществления. Также есть возможность вращать узел форсунки относительно прикрепленной насадки, имеющей отверстие для того, чтобы закрывать плоскую струю и, тем самым, регулировать угол распыления, как описано ниже со ссылкой на фиг.10.
Фиг.10 иллюстрирует другой вариант осуществления плоскоструйной форсунки 200 для текучей среды, имеющей прикрепленную насадку 208, внутри которой узел 201 форсунки выборочно вращается для того, чтобы регулировать угол распыления, согласно настоящему изобретению. Согласно форсунке 200 прикрепленная насадка 208 окружает узел 201 форсунки, состоящий из верхней пластины 104 форсунки и нижней пластины 102 форсунки, разделенных уплотнителем 106. Узел 201 форсунки образует щелевое выпускное отверстие 136 тем же образом, что и форсунка 100. Опорная пластина 203 и нижняя пластина 102 форсунки скреплены с винтовым передаточным валом 205, который двигается вверх и вниз под управлением червячной передачи 207 винтового передаточного вала. Нижняя пластина 102 форсунки двигается вверх и вниз на ступенчатых винтах (не показаны для ясности). Ступенчатые винты устанавливаются в опорной пластине 203 и проходят через нижнюю пластину 102 форсунки и в верхнюю пластину 104 форсунки, которая крепится вертикально. Эта конструктивная особенность делает возможным перемещение нижней пластины 102 форсунки, тем самым обеспечивая расстояние, разделяющее нижнюю и верхнюю кромки 150 и 172 выпускного отверстия щелевого выпускного отверстия 136 для того, чтобы регулироваться двигателем вместо вручную регулируемых болтов 112 (фиг.1). Таким образом, раскрыт вариант осуществления автоматизированного механизма для регулирования размера капель на форсунке 200 со ссылкой на фиг.10 и соответственное пояснение.
Более того, фиг.10 иллюстрирует поворотный вал 209, также присоединенный к опорной пластине 203, который вращает узел 201 форсунки под управлением вращения червячной передачи 211 вращения. Таким образом, угол распыления может быть уменьшен от около 80° до любого меньшего угла распыления посредством вращения щелевого выпускного отверстия 136 относительно отверстия 222 в прикрепленной насадке 208. Затем, раскрыт вариант осуществления автоматизированного механизма для регулирования угла распыления на форсунке 200 со ссылкой на фиг.10 и соответственное пояснение. Другие способы для выборочного ориентирования отверстия 122 (фиг.1) или 222 (фиг.10) относительно щелевого выпускного отверстия 136 (вручную или автоматически) будут явно выраженными для специалиста в данной области техники. Такие альтернативные варианты осуществления рассматриваются в объеме настоящего изобретения, дословно или при соблюдении доктрины эквивалентности.
Фиг.11 представляет собой увеличенный вид в перспективе другого варианта осуществления нижней пластины 202 форсунки, имеющей скошенную нижнюю кромку 250 выпускного отверстия, согласно настоящему изобретению. Все другие разновидности нижней пластины 202 форсунки могут быть идентичны описанной выше нижней пластине 102 форсунки. Станет понятным, что подобная скошенная верхняя кромка 272 выпускного отверстия (фиг.12) может быть применена к другому варианту осуществления верхней пластины 204 форсунки (фиг.12).
Фиг.12 представляет собой вид спереди варианта осуществления плоскоструйной форсунки 300 для текучей среды, имеющей скошенные пластины 250 и 272 форсунки, собранной без дополнительной крышки 108, согласно настоящему изобретению. Скошенная нижняя кромка 250 выпускного отверстия выставляет скругленные кромки 213 канавок, используемые для образования нижней половины миниплоскоструйных форсунок, показанных обычно стрелкой 215 внутри скошенной кромки 236 щелевого выпускного отверстия. Каждая миниплоскоструйная форсунка 215 включает в себя пару вертикально выровненных и противоположных скругленных кромок 213 канавок, окружающих горизонтальную щель 217, которая образована в скошенной кромке 236 щелевого выпускного отверстия.
Каждая уменьшенная миниплоскоструйная форсунка 215 образует горизонтально ориентированное плоское веерообразное распыление. Множество (пятнадцать миниплоскоструйных форсунок 215) горизонтально испускаемых отдельных рисунков распыления форсунки 300 объединены для того, чтобы образовывать рисунок высоко измельченного плоскоструйного веерообразного распыления, который отличается от рисунка распыления форсунки 100.
В дополнение к скашиванию кромки выпускного отверстия, различные другие признаки основных плоскоструйных форсунок 100, 200 и 300, описанных выше, могут быть преобразованы или реконструированы для достижения особых результатов, сопоставимых с принципами настоящего изобретения. Например, форма канала для текучей среды может также быть преобразована для достижения сходимости и расходимости в камере для текучей среды заранее.
Фиг.13 и 14 представляют собой виды в перспективе альтернативных вариантов осуществления нижней и верхней пластин 402 и 404 форсунки, при этом каждая имеет соответственные сходящиеся/расходящиеся нижние и верхние боковые стенки 454 и 455, согласно настоящему изобретению. Сходящиеся/расходящиеся боковые стенки 454 и 455 повышают ускорение текучей среды, текущей от впускного отверстия 424 по направлению к щелевому выпускному отверстию 436 (фиг.15). Как показано на фиг.13, форма впускного отверстия 424 для текучей среды может также быть преобразована для того, чтобы включать в себя скругленную внутреннюю кромку 448, примыкающую к дну 456. Скругленная внутренняя кромка обеспечивает более гладкий ламинарный поток текучей среды по сравнению с обрывистой внутренней кромкой 148 (фиг.5 и 6) форсунки 100. Фиг.14 иллюстрирует верхние боковые стенки 455, окружающие свод 468.
Фиг.15 иллюстрирует вид в поперченном сечении варианта осуществления плоскоструйной форсунки 400 для текучей среды в сборе, включающей альтернативные варианты осуществления нижней и верхней пластин 402 и 404 форсунки, показанных на фиг.13 и 14. Фиг.15 показывает форму в поперечном сечении камеры 430 для текучей среды и скошенных нижней и верхней кромок 450 и 472 выпускного отверстия.
Варианты осуществления плоскоструйных форсунок 100, 200, 300 и 400 для текучей среды, поясненные выше, все включают в себя поверхности сталкивания, имеющие радиальные канавки 160. Альтернативные варианты осуществления плоскоструйных форсунок для текучей среды могут иметь плоские и гладкие поверхности сталкивания, которые могут образовывать большую лигатуру распыления капель текучей среды изначально перед дополнительным измельчением в атмосферном воздухе и, тем самым, получать четко выраженный рисунок распыления по сравнению с форсунками, имеющими радиальные канавки 160.
Фиг.16 иллюстрирует разобранный вид в перспективе варианта осуществления плоскоструйной форсунки 500 для текучей среды с нерегулируемым углом распыления согласно настоящему изобретению. Форсунка 500 может включать в себя нижнюю пластину 502 форсунки и верхнюю пластину 504 форсунки, уплотнитель 506 и механизм регулирования размера капель, показываемый обычно скобкой 510. Механизм 510 регулирования размера капель может быть множеством болтов 512, каждый подходящего размера, прочности и длины для скрепления нижней пластины 502 форсунки с верхней пластиной 504 форсунки и в промежутке между ними с сжимаемым уплотнителем 506. Уплотнитель 506 может быть образован из любого подходящего упруго деформируемого материала, подобного материалу описанного выше уплотнителя 106. Таким образом, форсунка 500 имеет возможность регулирования размера капель текучей среды аналогично предыдущим форсункам 100, 200, 300 и 400, описанным выше. Однако форсунка 500 предназначена для того, чтобы иметь нерегулируемый угол распыления, поскольку в ней нет крышки, используемой для закрытия участков щелевого выпускного отверстия.
Ссылаясь дополнительно на фиг.17, вид сверху-справа в перспективе варианта осуществления нижней пластины 502 форсунки показывается в подробных деталях согласно настоящему изобретению. Нижняя пластина 502 форсунки может включать в себя впускное отверстие 524 для текучей среды, ведущее к скругленной внутренней кромке 548, далее к прямолинейной первой области 540, следуемой в канале для текучей среды, показываемом обычно изогнутой стрелкой 516, перед нелинейной второй областью 542, и конечную часть на скошенной нижней кромке 550 выпускного отверстия. Первая и вторая области 540 и 542 являются гладкими без канавок 160 (фиг.5), но иным образом сужают высоту камеры 530 для текучей среды, тем же образом, что и у предыдущих форсунок 100, 200, 300 и 400, описанных выше. Нижняя пластина 502 форсунки может дополнительно включать гнездо 562 уплотнения для приема уплотнителя 506 (фиг.16).
Фиг.18 представляет собой вид сбоку в поперечном сечении варианта осуществления плоскоструйной форсунки 500 для текучей среды с нерегулируемым углом распыления в сборе согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.18, верхняя пластина 504 форсунки практически симметрична нижней пластине 502 форсунки за исключением того, что в ней нет впускного отверстия 524 для текучей среды и вместо него имеется свод 568. Фиг.19 представляет собой вид слева в перспективе плоскоструйной форсунки 500 для текучей среды с нерегулируемым углом распыления в сборе, показанной на фиг.18, согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.19, нижняя и верхняя пластины форсунки соединяются вместе для того, чтобы образовать щелевое выпускное отверстие 536.
Все форсунки 100, 200, 300, 400 и 500, раскрытые выше, включают в себя единственное впускное отверстие для текучей среды. Однако другие варианты осуществления плоскоструйных форсунок для текучей среды могут иметь множество впускных отверстий для текучей среды. Многочисленные впускные отверстия для текучей среды могут предоставлять большую гибкость в управлении скоростью течения текучей среды через форсунку. К тому же, если один источник текучей среды станет непригодным или регулятор расхода текучей среды, подающий текучую среду, выйдет из строя, форсунка с многочисленными впускными отверстиями для текучей среды может по-прежнему выполнять прежние функции, пользуясь другими впускными отверстиями. В дополнение, множество впускных отверстий не требует всей подачи в ту же камеру для текучей среды согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.20 представляет собой упрощенный чертеж вариантов осуществления нижней и верхней пластин 602 и 604 форсунки для использования в конструкции разделенной на три камеры форсунки с нерегулируемым углом распыления согласно настоящему изобретению. Пластины 602 и 604 форсунки показываются в разобранном виде слева в перспективе. Нижняя пластина 602 форсунки имеет три впускных отверстия 624 для текучей среды, проходящих через нижнюю поверхность 646. Верхняя пластина 604 форсунки показывает верхние участки трех камер 630 для текучей среды, при этом каждая камера 630 для текучей среды частично определяется верхней поверхностью 634 сталкивания с тремя канавками 660, продолжающимися до общей верхней кромки 672 выпускного отверстия.
Ссылаясь также на фиг.21, поверхности сталкивания, образованные в пластинах 602 и 604 форсунки, фиг.20, показываются сверху и снизу, соответственно. Нижняя пластина 602 форсунки включает в себя три нижние поверхности 632 сталкивания, соответствующие трем верхним поверхностям 634 сталкивания верхней пластины 604 форсунки. Нижняя пластина 602 форсунки дополнительно включает в себя три канавки 660, образованные вдоль каждой из трех нижних поверхностей 632 сталкивания, при этом канавки 660 оканчиваются на нижней кромке 650 выпускного отверстия.
Станет понятным, что нижняя и верхняя пластины 602 и 604 форсунки, показанные на фиг.20 и 21, являются упрощенными в целях иллюстрации вариантов количества впускных отверстий для текучей среды, камер для текучей среды и количества канавок на поверхностях сталкивания. Поэтому, нижняя и верхняя пластины 602 и 604 форсунки показываются без расположения отверстий, уплотнителей, гнезд уплотнения и других признаков для упрощения иллюстрации и пояснений варианта осуществления разделенной на три камеры форсунки с нерегулируемым углом распыления согласно настоящему изобретению. Более того, станет понятным, что поверхности 632 и 634 сталкивания могут иметь те же характеристики вертикального наклона других поверхностей сталкивания, описанных в данном документе. Заметим также, что кромки 650 и 672 выпускного отверстия могут быть нескошенными (показаны) или скошенными (не показаны) согласно частным вариантам осуществления такой разделенной на три камеры форсунки с нерегулируемым углом распыления, образованной из пластин 602 и 604.
Другие количества и схемы расположения впускных отверстий для текучей среды и связанных с ними каналов для текучей среды входят в объем настоящего изобретения. Например, фиг.22 иллюстрирует разобранный вид в перспективе нижней и верхней пластин 702 и 704 форсунки для использования в конструкции плоскоструйной форсунки для текучей среды, обозначаемой обычно позицией 700, имеющей четыре впускных отверстия для текучей среды, согласно настоящему изобретению. Станет понятным, что фиг.22-25 являются «упрощенными» в том смысле, что болты, отверстия под болты, уплотнители и другие необходимые признаки для работы форсунки 700 были удалены с чертежа для сосредоточения внимания в описании на конструкцию каналов для текучей среды. Более того, применение таких необходимых признаков для создания полнофункциональной форсунки 700 явно выражено для специалиста в данной области техники с учетом этого раскрытия.
Снова ссылаясь на фиг.22, нижняя и верхняя пластины 702 и 704 форсунки показываются в виде снизу справа в перспективе. Нижняя пластина 702 форсунки имеет четыре впускных отверстия 724А-D для текучей среды, проходящих через нижнюю поверхность 746, каждое из которых, если требуется, может быть различного размера. Заметим, что четыре впускных отверстия 724А-D для текучей среды ориентированы последовательно, но поперечно по отношению к трем впускным отверстиям (624) для текучей среды варианта осуществления разделенной на три камеры форсунки с нерегулируемым углом распыления, показанного на фиг.20 и 21. Т.к. нижняя и верхняя пластины 702 и 704 форсунки обычно симметричны, за исключением впускных отверстий 724А-D для текучей среды, проходящих через нижнюю пластину 702 форсунки, которая сближается с верхней пластиной 704 форсунки, дополнительное подробное описание будет относиться только к нижней пластине 702 форсунки.
Фиг.23 представляет собой вид сверху варианта осуществления нижней пластины 702 форсунки, показанной на фиг.22. Впускное отверстие 724А для текучей среды окружается стенкой 776, обычно имеющей форму перевернутой U, которая окружает центральную нижнюю поверхность 778 сталкивания, имеющую три радиальные канавки 760, выступающие наружу по направлению к нижней кромке 750 выпускного отверстия. Впускное отверстие 724В для текучей среды также окружается большей стенкой 780, обычно имеющей форму перевернутой U. Заметим, что вторая по порядку нижняя поверхность 782 сталкивания раздваивается вокруг стенки 776, при этом каждая раздвоенная поверхность 782 сталкивания имеет две радиальные канавки 760. Подобным образом, впускное отверстие 724С для текучей среды окружается еще большей стенкой 784, обычно имеющей форму перевернутой U. Третья по порядку нижняя поверхность 786 сталкивания раздваивается вокруг стенки 780, при этом каждая раздвоенная поверхность 786 сталкивания имеет три радиальные канавки 760. Наконец, впускное отверстие 724D для текучей среды окружается внешней стенкой 788, имеющей форму перевернутой U. Заметим, что внешняя нижняя поверхность 790 сталкивания раздваивается вокруг стенки 784, при этом каждая раздвоенная поверхность 790 сталкивания имеет две радиальные канавки 760.
Станет понятным, что симметричные противоположные поверхности сталкивания, стенки и канавки могут быть образованы в верхней пластине 704 форсунки для того, чтобы дополнять их в нижней пластине 702 форсунки, тем самым образуя симметричные каналы для текучей среды для текучей среды, текущей от впускных отверстий 724А-D для текучей среды к щелевому выпускному отверстию 736 (фиг.25). Плоскоструйная форсунка 700 для текучей среды, образованная из нижней и верхней пластин 702 и 704 форсунки, имеет сбалансированный рисунок распыления независимо от того, как много впускных отверстий 724А-D для текучей среды встроено. Этот признак сбалансированности распыления является результатом центрального расположения центральной нижней поверхности сталкивания и симметричности раздвоенных вторых, третьих по порядку и внешних поверхностей сталкивания.
Фиг.24 представляет собой упрощенный вид с правой стороны в поперечном сечении плоскоструйной форсунки 700 для текучей среды, фиг.22, как она должна быть собрана, согласно настоящему изобретению. Впускные отверстия 724А-D для текучей среды могут быть образованы на нижней поверхности 746 нижней пластины 702 форсунки. Находящаяся под давлением текучая среда (не показана), втекающая в впускные отверстия 724А-D для текучей среды, собирается в соответственные камеры 730А-D для текучей среды. Далее текучая среда ускоряется вдоль соответственных противоположных поверхностей сталкивания. Далее потоки текучей среды направляются навстречу друг другу и сталкиваются друг с другом у щелевого выпускного отверстия 736, и измельчаются на мелкие капли, выпускаемые в атмосферный воздух с высокой скоростью. Фиг.25 представляет собой вид сверху слева в перспективе плоскоструйной форсунки 700 для текучей среды, показанной на фиг.22 и 24, согласно настоящему изобретению. Как видно на фиг.25, щелевое выпускное отверстие 736 может распространяться, по меньшей мере, на участке полукруга вокруг переднего конца 701 форсунки 700. Однако нет необходимости в распространении щелевых выпускных отверстий вдоль периметра круга данного радиуса согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг.26 и 27 иллюстрируют виды в поперечном сечении в перспективе варианта осуществления механизма 800 управления клапанами для управления подачей текучей среды в варианте осуществления плоскоструйной форсунки 700, проиллюстрированной на фиг.22, 24 и 26. Фиг.26 иллюстрирует вид слева сверху сзади в поперечном сечении в перспективе механизма 800 управления клапанами, прикрепляемого к форсунке 700 с помощью впускного коллектора 792, показанного в положении «все клапаны закрыты». Механизм 800 управления клапанами включает в себя полый корпус 794 с впускным отверстием 793 для текучей среды, заполняющим входную емкость 795. Механизм 800 управления клапанами дополнительно включает в себя шток 796 поршня клапана с головкой 797 поршня клапана, присоединенной к одному концу штока 796 и отверстие 798 для слива текучей среды, окружающее шток 796 поршня клапана. Шток 796 и головка 797 поршня клапана выполнены с возможностью избирательно перемещаться в обоих направлениях вдоль оси (см. двунаправленную стрелку) штока 796 поршня клапана.
В положении «все клапаны закрыты» текучая среда (показана схематически верхними стрелками, направленными вниз и влево), которая может быть отложена от преждевременного использования в форсунке 700, течет вниз из камер 730А-D для текучей среды и в канал 791 для слива текучей среды, который окружает шток 796 поршня клапана, и выходит из отверстия 798 для слива текучей среды. Конструктивный выступ 799 и головка 797 поршня клапана отделяют входную емкость 795 от канала 791 для слива текучей среды. Заметим, что текучая среда (показанная схематически нижними стрелками, указывающими направо и вверх), втекающая в механизм 800 управления клапанами через впускное отверстие 793 для текучей среды, скапливается во входной емкости 795, но останавливается перед головкой 797 поршня клапана.
Фиг.27 иллюстрирует вид слева снизу спереди в поперечном сечении в перспективе механизма 800 управления клапанами, прикрепляемого к форсунке 700 с помощью впускного коллектора 792, находящегося в положении «все клапаны открыты». В положении «все клапаны открыты» текучая среда, текущая через впускное отверстие 793 для текучей среды во входную емкость 795 и вокруг конструктивного выступа 799, и вверх через впускной коллектор 792, и в форсунку 700 со всеми ее камерами 730А-D для текучей среды, далее измельчается в щелевом выпускном отверстии 736, как описано выше. Течение текучей среды показывается схематически стрелками на фиг.27, начинающимися у впускного отверстия 793 для текучей среды и двигающимися вправо и вверх.
Скорость течения текучей среды через форсунку 700 может быть управляемой, таким образом, посредством выборочного размещения головки 796 поршня клапана для того, чтобы позволить воде протекать в 0, 1, 2, 3 или 4 впускные отверстия 724А-D форсунки 700. Например, в положении «все клапаны открыты» все из камер 730А-D для текучей среды используются вместе со связанными с ними поверхностями сталкивания для достижения максимального расхода текучей среды. В положении «все клапаны закрыты» расход текучей среды сводится к минимуму к моменту полной остановки. Таким образом, любая одна из 5 различных скоростей течения текучей среды может быть установлена с использованием механизма 800 управления клапанами для того, чтобы управлять скоростью течения текучей среды в форсунке 700.
Конечно, другие механизмы управления текучей средой с помощью клапанов могут также использоваться с вариантом осуществления форсунки с многочисленными впускными отверстиями для текучей среды, например, форсунки 700 или какой-нибудь, образованной из противоположных пластин 602 и 604 форсунки (фиг.20 и 21), или с вариантами осуществления форсунки (100, 200, 300, 400 и 500) с единственным впускным отверстием согласно настоящему изобретению. Например, отдельные впускные трубы для текучей среды, каждая имеющая один конец в соединении с возможностью переноса текучей среды с впускным отверстием для текучей среды и противоположным концом, включающим в себя клапан для текучей среды (с ручным или приводом от двигателя), должны быть подходящим альтернативным механизмом управления с помощью клапанов для использования с вариантами осуществления форсунок, описанными в данном документе. Функционирование и конструкция таких впускных труб для текучей среды и клапанов (не показаны) вполне находятся в пределах понимания специалиста в данной области техники и, поэтому, не будут дополнительно разъясняться в данном документе. Дополнительные варианты осуществления плоскоструйных форсунок для текучей среды раскрываются ниже.
Вариант осуществления плоскоструйной форсунки для текучей среды раскрывается согласно настоящему изобретению. Вариант осуществления форсунки может включать в себя нижнюю пластину форсунки, включающую образованную в ней нижнюю поверхность сталкивания, по меньшей мере, одно впускное отверстие для текучей среды, расположенное на внутреннем конце нижней поверхности сталкивания, и нижнюю кромку выпускного отверстия, расположенную вдоль вешнего конца нижней поверхности сталкивания. Вариант осуществления форсунки может дополнительно включать образованную в ней верхнюю пластину форсунки, включающую верхнюю поверхность сталкивания, и верхнюю кромку выпускного отверстия, расположенную вдоль внешнего конца верхней поверхности сталкивания. Вариант осуществления форсунки может дополнительно включать в себя уплотнитель, выполненный с возможностью уплотнения нижней пластины форсунки с верхней пластиной форсунки так, чтобы нижняя и верхняя поверхности сталкивания располагались противоположно друг к другу, тем самым образуя канал для текучей среды между поверхностями сталкивания, при этом канал для текучей среды выполнен с возможностью направлять текучую среду под давлением, по меньшей мере, из одного впускного отверстия для текучей среды к щелевому выпускному отверстию, образованному между противоположными нижней и верхней кромками выпускного отверстия. Вариант осуществления форсунки может дополнительно включать в себя механизм регулирования размера капель, выполненный с возможностью прикрепления к верхней и нижней пластинам форсунки для выборочного управления размером капель текучей среды, выпускаемых из щелевого выпускного отверстия.
Согласно другому варианту осуществления форсунка может дополнительно включать в себя крышку, выполненную с возможностью окружения нижней пластины форсунки, уплотнителя и верхней пластины форсунки. Крышка может включать в себя отверстие, выполненное с возможностью выборочно закрывать или держать открытым щелевое выпускное отверстие для того, чтобы создавать регулируемый угол распыления струи частиц текучей среды, выпускаемой из щелевого выпускного отверстия.
Согласно еще одному другому варианту осуществления каждая нижняя и верхняя поверхности сталкивания могут включать в себя множество фигурных радиальных канавок. Каждая канавка может исходить из центральной оси, проходящей через нижнюю и верхнюю пластины форсунки, и распространяться до кромок щелевого выпускного отверстия. Согласно другим вариантам осуществления каждая канавка может свободно размещаться обычно параллельно одна другой, см. фиг.20-21 и соответственное пояснение.
Согласно другому варианту осуществления форсунка может дополнительно включать в себя скосы, образованные в кромках выпускного отверстия, прилегающих к внешней части сталкивания, при этом каждый скос противоположен один другому, и образующие выровненные полуовальные пары, причем там, где каждый скос пересекается с вертикально выровненными канавками, при этом каждая вертикально выровненная полуовальная пара образует вертикально выровненную миниплоскоструйную форсунку.
Согласно другому варианту осуществления форсунки канал для текучей среды может дополнительно включать в себя камеру для текучей среды для приема текучей среды, по меньшей мере, из одного впускного отверстия для текучей среды и направления текучей среды к центральной оси нижней и верхней пластин форсунки.
Согласно уже другому варианту осуществления форсунки канал для текучей среды может дополнительно включать в себя постепенное горизонтальное расширение камеры для текучей среды, по меньшей мере, от одного впускного отверстия для текучей среды по направлению к центральной оси нижней и верхней пластин форсунки.
Согласно еще одному другому варианту осуществления форсунки канал для текучей среды может дополнительно включать в себя постепенное сужение, следующее за постепенным расширением камеры для текучей среды, по меньшей мере, от одного впускного отверстия для текучей среды по направлению к центральной оси нижней и верхней пластин форсунки.
Согласно другому варианту осуществления форсунки канал для текучей среды может дополнительно включать в себя постепенное сужение высоты канала для текучей среды в первой области, распространяющейся от центральной оси нижней и верхней пластин форсунки до места вблизи щелевого выпускного отверстия.
Согласно уже другому варианту осуществления форсунки канал для текучей среды может дополнительно включать в себя увеличенное сужение высоты канала для текучей среды во второй области за пределами первой области, проходящее до щелевого выпускного отверстия так, чтобы ламинарные текучие среды, протекая вдоль нижней и верхней поверхностей сталкивания, сталкивались друг с другом у щелевого выпускного отверстия и измельчались на капли текучей среды при выпускании из щелевого выпускного отверстия.
Согласно одному варианту осуществления форсунки нижняя и верхняя пластины форсунки могут быть круглой или дискообразной формы. Согласно другому варианту осуществления форсунки, по меньшей мере, одно впускное отверстие для текучей среды может быть единственным впускным отверстием для текучей среды, выполненным с возможностью соединения с источником текучей среды под высоким давлением.
Согласно уже другому варианту осуществления форсунки каждая нижняя и верхняя пластины форсунки могут включать в себя цилиндрический участок, прикрепленный к участку веерообразной формы, проходящему от цилиндрического участка, причем цилиндрические участки образуют щелевое выпускное отверстие.
Согласно еще одному другому варианту осуществления форсунки уплотнитель может состоять из упруго деформируемого материала, имеющего возможность образования уплотнения, непроницаемого для текучих сред, между нижней и верхней пластинами форсунки. Согласно другому варианту осуществления форсунки уплотнитель может быть эластомером или резиной.
Согласно другому варианту осуществления форсунки механизм регулирования размера капель может включать в себя множество отверстий под соответствующие болты, образованные в нижней и верхней пластинах форсунки, при этом механизм регулирования дополнительно содержит множество болтов, выполненных с возможностью закрепления уплотнителя между нижней и верхней пластинами форсунки, при этом болты обеспечивают выборочное сжатие уплотнителя, разделяющего нижнюю и верхнюю пластины форсунки, тем самым обеспечивая выборочное регулирование расстояния, разделяющего противоположные нижнюю и верхнюю кромки выпускного отверстия, определяющие щелевое выпускное отверстие.
Согласно еще одному другому варианту осуществления плоскоструйная форсунка для текучей среды может включать в себя противоположные нижнюю и верхнюю пластины форсунки, имеющие множество впускных отверстий для текучей среды, ведущих к множеству камер для текучей среды, при этом каждая из множества камер для текучей среды содержит противоположные поверхности сталкивания, которые имеют первую и вторую области для ускорения потока текучей среды вдоль противоположных поверхностей сталкивания и заставляют противоположные потоки текучей среды выходить от противоположных кромок выпускного отверстия и сталкиваться один с другим, причем расстояние между противоположными кромками выпускного отверстия выборочно регулируемое.
Согласно дополнительному варианту осуществления первая область сужает высоту прямолинейно в направлении от впускного отверстия к щелевому отверстию. Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления вторая область сужает высоту нелинейно в направлении от первой области к щелевому выпускному отверстию. Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления множество впускных отверстий для текучей среды содержит три выровненных по боковой стороне впускных отверстия и гладкие имеющие форму усеченного конуса поверхности сталкивания.
Согласно дополнительному варианту осуществления множество впускных отверстий для текучей среды могут включать в себя четыре продольно и последовательно выровненных впускных отверстия в соединении по текучей среде с механизмом управления клапанами, при этом механизм управления клапанами содержит полый корпус, заключающий в себе входную емкость, отделяемую от канала для слива текучей среды головкой поршня клапана, при этом головка поршня клапана выполнена с возможностью выборочно обеспечивать соединение по текучей среде между, от нулевого до четвертого, последовательно выровненными впускными отверстиями и входной емкостью. Согласно дополнительному варианту осуществления форсунки противоположные поверхности сталкивания могут дополнительно включать в себя радиальные канавки, распространяющиеся вдоль первой и второй областей поверхностей сталкивания.
Впускные отверстия для текучей среды, описанные в данном документе, были описаны, как проходящие через нижние поверхности различных нижних пластин форсунок, описанных в данном документе. Должно быть явно выражено, что впускные отверстия для текучей среды могут быть размещены в любом подходящем месте конструкции, образующей форсунку, согласуясь с принципами настоящего изобретения, к примеру, но не ограничивающему, впускное(ые) отверстие(я) для текучей среды может(гут) быть размещено(ы) сверху верхней пластины форсунки, или сзади, или сбоку любой пластины форсунки, согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения. Более того, описанные в данном документе форсунки имеют совместно включенные в их состав две пластины (нижняя и верхняя) форсунки. Неразъемные форсунки, образованные из цельного материала или двух или более деталей, сваренных вместе, или более чем из двух пластин, соединенных вместе болтами, должны все быть подходящими альтернативными вариантами осуществления для образования форсунок согласно настоящему изобретению. Наконец, станет понятным, что в конструкции плоскоструйных форсунок для текучей среды может быть использовано любое количество камер для текучей среды и впускных отверстий согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Раскрытые в данном документе варианты осуществления плоскоструйных форсунок для текучей среды и их детали могут быть образованы из любых подходящих материалов, таких как алюминий, медь, нержавеющая сталь, титан, композитный материал на основе углеродных волокон и подобные. Детали могут быть изготовлены согласно способам, известным специалистам в данной области техники, включающим, лишь как пример, механическую обработку и литье по выплавляемым моделям. Сборка и доработка форсунок, согласно описанию данного документа, также находятся в переделах понимания специалиста в данной области техники и, тем самым, не будут дополнительно детально рассматриваться в данном документе.
В понимании объема настоящего изобретения выражение «канал для текучей среды» используется для описания трехмерного пространства между пластинами форсунки, которое начинается от впускного отверстия для текучей среды и кончается у щелевого выпускного отверстия. В понимании объема настоящего изобретения выражение «камера для текучей среды» используется в данном документе синонимично с выражением «канал для текучей среды». В понимании объема настоящего изобретения выражение «выполненный», используемое в данном документе для того, чтобы описывать деталь, секцию или часть устройства, может касаться любых механизированных технических средств, которые сконструированы или приспособлены так, чтобы получать выполнение требуемых функций. В понимании объема настоящего изобретения выражение «содержащий» и его производные, используемые в данном документе, предназначены для того, чтобы раскрывать законченные выражения, которые характеризуют наличие изложенных признаков, элементов, деталей, групп, целых чисел и/или этапов, но не исключая наличия других не изложенных признаков, элементов, деталей, групп, целых чисел и/или этапов. Вышеупомянутое также относится к словам, имеющим подобное значение, таким как выражения «включающий», «имеющий» и их производные. Также, выражения «часть», «секция», «участок», «член» или «элемент», когда используются в форме единственного числа, могут иметь двойное значение отдельной части или множества частей. Используемые в данном документе для описания настоящего изобретения следующие выражения, выражающие направление, «вперед, назад, наверх, вниз, вертикальный, горизонтальный, снизу и поперечный», в том числе любые другие подобные термины, выражающие направление, относятся к тем же направлениям относительно передней части варианта осуществления форсунки, которая имеет описанное в данном документе щелевое выпускное отверстие. Наконец, выражения степени, такие как «значительно», «около» и «приблизительно», используемые в данном документе, подразумевают приемлемую величину отклонения от преобразованного выражения так, что конечный результат изменяется незначительно.
В то время как вышеизложенные признаки настоящего изобретения излагаются в подробном описании и иллюстрациях вариантов осуществления изобретения, может быть сделан ряд изменений в конфигурации, проекте и конструкции изобретения для достижения тех же преимуществ. Затем, ссылки в данном документе на отдельные детали конструкции и назначение настоящего изобретения представлены только в качестве примера и без ограничения.