КОМБИНИРОВАННАЯ ФОРСУНКА КОЧЕТОВА ДЛЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ
KOCHETOV COMPOSITE INJECTOR FOR LIQUID ATOMIZATION

Изобретение относится к технике распыления жидкости.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является форсунка по патенту RU №2461427, А62С 31/02, опубл. 20.05.98), содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником. 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.
Это достигается тем, что в комбинированной форсунке для распыливания жидкостей, содержащей полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником, имеющим центральное отверстие и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, при этом кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, к центральному сердечнику, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса, посредством по крайней мере, трех спиц прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки.
На чертеже представлена конструктивная схема форсунки.
Комбинированная форсунка для распыливания жидкостей содержит цилиндрический полый корпус 1 с каналом 3 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 2 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 4, верхняя цилиндрическая ступень 6 которой соединена посредством резьбового соединения с соосным с ней центральным сердечником 7, имеющим центральное отверстие 9 и установленным с кольцевым зазором 10 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4.
Кольцевой зазор 10 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 4, соединяющими его с кольцевой полостью 8, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 8 связана с каналом 3 корпуса 1 для подвода жидкости.
К центральному сердечнику 7 в его нижней части жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса 11, соосного центральному отверстию 9 сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника 7, а к нижнему основанию усеченного конуса 11 посредством, по крайней мере, трех спиц 13 прикреплен рассекатель 12, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 10.
На внешней боковой поверхности усеченного конуса 11 имеются винтовые канавки (на чертеже не показано), которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости.
В рассекателе 12, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса 11 посредством, по крайней мере, трех спиц 13 и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 10, осесимметрично центральному отверстию 9 центрального сердечника 7 выполнено дроссельное отверстие 14.
Возможен вариант, когда к центральному сердечнику 7, жестко связанному с верхней цилиндрической ступенью 6 двухступенчатой втулки 4 сопла, соосно прикреплен внешний сплошной диффузор 15 таким образом, чтобы не было перекрыто выходное сечение кольцевого зазора 10, соединенного, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 4 сопла. В результате чего на внешней поверхности сплошного диффузора 15 будет иметь место пленочный характер распыления (движения) жидкости, близкий к ее ламинарному режиму (см. поз. 17 на чертеже), а внутри сплошного диффузора 15 будет сформирован мелкодисперсный поток распыляемой жидкости, близкий к турбулентному режиму ее движения за счет соударения потока жидкости, движущегося по центральному отверстию 9 центрального сердечника 7, о рассекатель 12 с дроссельным отверстием 14 и о перфорированные стенки внутреннего 16 диффузора. При этом на выходе из сплошного внешнего и внутреннего перфорированного диффузоров будет формироваться еще более мелкодисперсный поток распыляемой жидкости за счет взаимодействия потоков с ламинарным и турбулентным режимами ее движения.
Возможен вариант, когда к нижнему основанию усеченного конуса 11 распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику 7 в его нижней части, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 16 таким образом, что выходные сечения внешнего 15 сплошного и внутреннего 16 перфорированного диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси форсунки.
Возможен вариант, когда диаметры выходных сечений внешнего 15 сплошного и внутреннего 16 перфорированного диффузоров одинаковы и лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси форсунки.
Работа в комбинированной форсунки для распыливания жидкостей осуществляется следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 1 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 8 через радиальные каналы 5, затем в кольцевой зазор 10 между соплом и центральным сердечником 7. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности и приобретает вращательное движение на винтовой внешней поверхности усеченного конуса 11.
Второе направление, по которому поступает жидкость, - через канал 3 для подвода жидкости в полость центрального отверстия 9 центрального сердечника 7, а затем через полость усеченного конуса 11 поступает на рассекатель 12, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 10, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих по этим направлениям. Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки.
Форсунка может использоваться в различных отраслях техники, где требуется создать распыленные потоки жидкости. Кроме того, форсунка может использоваться в различных технологических процессах, в которых требуется обеспечить высокую эффективность тепломассообменных процессов при распылении жидкостей.