ФОРСУНКА ВИХРЕВАЯ
SWIRL ATOMIZER

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является форсунка по патенту РФ №2514862, F02С 7/24, содержащая корпус с камерой завихрения и сопловый вкладыш (прототип).
Недостатком известной форсунки является то, что она не обеспечивает широкого факела распыла.
Технический результат - повышение эффективности распыления путем увеличения факела распыла.
Это достигается тем, что в форсунке вихревой, содержащей корпус с камерой завихрения и сопло, корпус выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внутренней резьбой и расширительной камерой, соосной корпусу, при этом соосно корпусу в его нижней части подсоединено к гильзе посредством резьбы сопло, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с по крайней мере двумя наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий, расположенных в торцевой поверхности сопла, где также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие, соединенное со смесительной камерой сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой, в диффузорной выходной камере установлен рассекатель, выполненный в виде по крайней мере трех спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры, а само тело вращения расположено в нижней части за срезом диффузорной выходной камеры, к торцевой поверхности цилиндрической гильзы, соосной с корпусом, соосно диффузорной камере прикреплен диффузор, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения рассекателя, а рассекатель выполнен в виде двух спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси, на которой с возможностью вращения установлено тело вращения, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры, при этом поверхность тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси с возможностью вращения, выполнена перфорированной, а в цилиндрической гильзе расположен акустический блок, выполненный с подводом сжатого воздуха в виде тороидальной оболочки прямоугольного сечения с резонансными втулками, образующими резонаторы Гельмгольца, соединяющимися посредством входного отверстия для входа сжатого воздуха с полостью тороидальной оболочки, в которой они закреплены, а выход сжатого газа из акустического блока осуществляется через выходные дроссельные втулки, которые расположены в нижней части акустического блока и направлены в сторону смесительной камерой сопла, а к поверхности тела вращения, выполненного в виде шара, установленного на оси с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например, в виде отрезков винтовых лопастей.
На чертеже представлена схема вихревой форсунки.
Форсунка вихревая включает в свой состав корпус 1, который выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием 3 и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 2, в которой расположены акустический блок и расширительная камера 4, соосная корпусу. К гильзе 2 подсоединено сопло 6, выполненное в виде перевернутого стакана, в днище 7 которого выполнен турбулентный завихритель потока жидкости с по крайней мере двумя наклонными к оси сопла вводами в виде цилиндрических отверстий 9, расположенных в торцевой поверхности сопла 6, образованной его днищем 7. В торцевой поверхности сопла 6 также выполнено центральное цилиндрическое дроссельное отверстие 5, соединенное посредством гильзы 8 со смесительной камерой 16 сопла, последовательно соединенной с диффузорной выходной камерой 17. Причем эффективные площади проходных сечений наклонных цилиндрических отверстий 9, взятые в совокупности, и центрального отверстия 5 равны между собой.
Акустический блок 10, расположенный в цилиндрической гильзе 2, выполнен с подводом 11 сжатого воздуха в виде тороидальной оболочки 13 прямоугольного сечения с резонансными втулками 14, образующими резонаторы Гельмгольца, соединяющимися посредством входного отверстия 12 для входа сжатого воздуха (или газа) с полостью тороидальной оболочки 13, в которой они закреплены. Выход сжатого газа из акустического блока 10 осуществляется через выходные дроссельные втулки 15, которые расположены в нижней части акустического блока 10 и направлены в сторону смесительной камерой 16 сопла.
Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 8, расположенного в торцевой поверхности сопла 5, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).
Форсунка вихревая работает следующим образом.
Распыляемая жидкость поступает в корпус 1 через центральное отверстие 3, затем в расширительную камеру 4, соосную корпусу 1. Затем жидкость направляется к соплу 6 и по центральному цилиндрическому дроссельному отверстию 5 с гильзой 8 - в смесительную камеру 16.
В акустическом блоке 10 с резонансными втулками 14 происходят скачки давления сжатого воздуха из-за явлений, сопутствующих работе резонаторов Гельмгольца. При этом размеры тороидальной оболочки 13 и резонансных втулок 14 определяются необходимой требуемой частотой пульсации выходящего из смесительной камеры 16 сопла 6 газожидкостного потока, способствующего увеличению мелкодисперсности распыляемого факела форсунки.
В выходной диффузорной камере установлен рассекатель, выполненный в виде по крайней мере трех спиц 18, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 17, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - в поверхности тела вращения 19, например шара, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 17, а само тело вращения 19 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры.
Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 19, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры 17, а само тело вращения 19 расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнена в виде эллипсоида, малая ось которого осесимметрична оси диффузорной выходной камеры 17 (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической гильзы 2, соосно диффузорной камере 17, прикреплен диффузор 20, поверхность среза которого лежит в плоскости, находящейся ниже поверхности тела вращения 19 рассекателя.
Возможен вариант, когда рассекатель выполнен в виде двух спиц, каждая из которых одним концом закреплена на внешней поверхности диффузорной выходной камеры 17, перпендикулярно образующим ее поверхности, а другим - на оси, на которой с возможностью вращения установлено тело вращения 19, выполненное в виде шара, центр которого лежит на оси диффузорной выходной камеры 17.
Возможен вариант, когда поверхность тела вращения 19, выполненного в виде шара, установленного на оси с возможностью вращения, выполнена перфорированной.
Возможен вариант, когда к поверхности тела вращения 19, выполненного в виде шара, установленного на оси с возможностью вращения, установлены элементы, осуществляющие его вращение, например, в виде отрезков винтовых лопастей (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда на внутренней поверхности центрального цилиндрического дроссельного отверстия 5, расположенного в торцевой поверхности сопла 6, выполнены винтовые канавки для осуществления дополнительного закручивания потока жидкости (на чертеже не показано).
Возможен вариант, когда в теле вращения 19, ось которого совпадает с осью диффузорной выходной камеры, а само тело вращения расположено в нижней части, за срезом диффузорной выходной камеры, выполнены резонансные выемки (на чертеже не показано) по форме в виде цилиндрической поверхности разного диаметра и длины, выполняющие функции резонаторов Гельмгольца, размеры которых определяются необходимой частотой пульсации потока жидкости для увеличения мелкодисперсности распыляемого факела.