ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к технике распыливания жидкостей, в том числе вязких и содержащих химические реагенты, и может использоваться в различных направлениях производственной деятельности, в частности, в области технологий подготовки газа и газового конденсата к транспорту на установках низкотемпературной сепарации газа (НТС) для подачи и впрыска ингибитора гидратообразования (метанола) в газовую среду.
Из «Уровня техники» известно устройство для впрыска жидкости в газопровод (заявка №2011123240/06 от 08.06.2011, ООО «ТюменНИИгипрогаз»). Данное устройство включает цилиндрический патрубок, жестко закрепленный на трубе газопровода перпендикулярно его оси. Внутри цилиндрического патрубка концентрично размещен полый шток с установленной на нижнем конце сменной форсункой. Внутри цилиндрического корпуса размещен выдвижной шпиндель, снабженный резьбой, взаимодействующей с резьбой подшипника скольжения ходового узла. Между выдвижным шпинделем и полым штоком размещен трубный угольник, жестко соединенный с ними, причем с полым штоком трубный угольник сообщается гидравлически. В боковое отверстие трубного угольника установлен цилиндрический патрубок, соединенный с узлом подвода жидкости, состоящим из двух последовательно соединенных запорных клапанов и разъемным соединением между ними. Недостатками известного устройства являются сложная конструкция, большие габариты и неравномерность распределения капель по объему распыления.
Из известных форсунок наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является форсунка для распыливания жидкостей, в том числе вязких и содержащих абразивные включения, которая может использоваться в различных направлениях производственной деятельности, в частности в различных топливосжигающих агрегатах (патент РФ №2364789 кл. F23D 11/16, 2007). Недостатком указанной форсунки является ограниченность ее применения в условиях подачи маловязких жидкостей, невысокая экономичность по расходу распыляющего агента.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является жидкостная форсунка (заявка №98119503/06 от 28.10.1998 Научно-исследовательский институт низких температур при МАИ (Московском государственном авиационном институте-техническом университете)). Данная форсунка обеспечивает достаточно высокую равномерность распыления жидкости как по объему пространства, в котором осуществляется распыление, так и по размерам капель, однако по техническим характеристикам не удовлетворяет технологическим параметрам установок низкотемпературной сепарации и имеет недостаточную пропускную способность.
Заявленная полезная модель позволяет устранить вышеуказанные недостатки.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является уменьшение расхода ингибитора гидратообразования за счет лучшего насыщения потока газа перед теплообменными аппаратами парами метанола и повышение надежности работы установки низкотемпературной сепарации.
Технический результат обеспечивается тем, что в форсунке для распыливания жидкости, содержащей корпус со специальным кольцом, наконечник, прижимную втулку и сопло, собственно наконечник и сопло образуют двухступенчатую систему распыливания, где происходит дробление и распыление потока ингибитора гидратообразования и образование паровой фазы, сопло выполнено с калиброванным отверстием, которое в конце, по ходу подачи ингибитора гидратообразования, расширяется до входного отверстия камеры распыливания наконечника. Наконечник в конце камеры распиливания имеет угловой срез, который позволяет: значительно сузить область полидисперсности распыла за счет дополнительного дробления капельно-воздушной массы до монодисперсного состояния и увеличения угла конусности распыла жидкости; уменьшить длину распыла; снизить плотность орошения; создать область разрежения внутри конуса распыла; увеличить пропускную способность форсунки для одного типоразмера сопла.
Сущность заявленной полезной модели поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 - представлен общий вид форсунки для распыливания жидкости;
на фиг. 2 и фиг. 3 - представлена форсунка и ее элементы, где вид А фиг. 2 демонстрирует устройство форсунки и ее элементы, а на фиг. 3 в разрезе Б-Б (вид сверху) представлена конструкция прижимной втулки форсунки.
Устройство содержит следующие конструктивные элементы:
1 - корпус;
2 - наконечник;
3 - прижимная втулка;
4 - сопло;
5 - кольцо;
6 - патрубок;
7 - фланец;
8 - фланец;
9 - патрубок;
10 - резьбовое соединение.
Настоящее техническое решение может быть осуществлено следующим образом.
Форсунка для распыливания жидкостей состоит из корпуса 1 со специальным кольцом 5, наконечника 2, прижимной втулки 3 и сопла 4. На наконечнике устанавливается прижимная втулка, сопло с диффузором и камерой распыливания диаметром 13 мм, выполненной под углом 45°.
Корпус 1 представляет собой трубу, на одном конце которой посредством сварного соединения установлено специальное кольцо 5, служащее для фиксации всей конструкции во фланцах 7 и 8, а также для их герметизации.
Наконечник 2 соединяется с корпусом 1 с помощью сварного соединения. Во внутренней полости наконечника 2 выполнена камера распыливания, образующаяся из входного отверстия и диффузора, и резьба, посредством которой сопло 4 прижимается втулкой 3 к отверстию камеры распыливания наконечника 2. Уплотнение стыка сопла 4 и отверстия камеры распыливания наконечника 2 осуществляется по типу «метал по металлу». В конце камеры распыливания наконечника 2 имеется угловой срез. Сопло 4 представляет собой диск, в центре которого выполнено калиброванное отверстие, расширяющиеся до входного отверстия камеры распыливания наконечника 2.
Калиброванное отверстие образует в сопле 4 камеру распыливания сопла 4. Внешний диаметр сопла 4 подобран таким образом, что центрирование сопла 4 в наконечнике 2 происходит по вершинам внутренней резьбы наконечника 2. Это обеспечивает, в свою очередь, соосность камеры распыливания сопла 4 и камеры распыливания наконечника 2.
Порядок монтажа и работы форсунки для распыливания жидкостей следующий.
В подготовленный участок трубопровода посредством сварного соединения монтируется патрубок 6 с фланцем 7 и просверливается отверстие в стенке трубопровода через приваренный патрубок 6 с фланцем 7. В полученное отверстие вставляется форсунка для распыливания и вводится в трубопровод до соприкосновения уплотнительной поверхности специального кольца 5 корпуса 1 с уплотнительной канавкой фланца 7. Затем на специальное кольцо 5 корпуса 1 при помощи резьбовых соединений 10 монтируется ответный фланец 8 с патрубком 9. К патрубку 9 посредством сварного соединения подсоединяется трубопровод подачи ингибитора гидратообразования. Далее ингибитор гидратообразования подается в форсунку для распыливания жидкостей, где он разделяется в сопле 4 и в наконечнике 2 на первичный и вторичный потоки соответственно, что обеспечивает его дробление и распыление с образованием паровой фазы. Затем весь полученный поток через сечение углового среза наконечника 2 поступает в центр трубопровода, где скорость потока транспортируемой среды достигает максимальных значений.
Таким образом, предлагаемая конструкция форсунки для распыливания жидкостей позволяет разделить поток распыла в сопле 4 и в наконечнике 2 соответственно на первичный и вторичный потоки, и осуществить его поэтапное дробление, обеспечивающее качественный распыл жидкостей, приближающий их к монодисперсному состоянию в определенном диапазоне.