ФОРСУНКА

Предлагаемая полезная модель относится к горной промышленности, а именно устройствам для распыления жидкости, к форсункам, создающим мелкодиспресный водовоздушный туман и может быть использована для пылеподавления.
Известно устройство для приготовления водовоздушной смеси (патент №900030, заявка №2938046, дата приоритета 04.06.80 г., опубликовано 23.01.82 г., Бюл. №3 класс МПК E21F 5/00). Известное устройство включает кожух и форсунку, которая содержит корпус и установленный внутри него подпружиненный стержень с крышкой. С целью повышения эффективности пылеподавления и снижения расхода жидкости за счет регулирования дисперсности и увеличения угла раскрытия оросительного факела форсунка снабжена втулкой, выполненной с наклонными каналами, размещенной соосно со стержнем, при этом крышка стержня выполнена с полусферической проточкой со скошенными кромками.
Недостатком известного устройства является то, что зазор для подачи в кожух жидкости получается за счет того, что под давлением воды пружина разжимается и открывает крышку образуя зазор для воды. Вода подается под давлением в кожух и там смешивается с воздушным потоком. В случае падения давления в системе водоснабжения может иметь место неэффективная работа устройства.
Известна форсунка для распыления жидкостей (патент №2272679, заявка №2004104105, дата приоритета 13.02.2004 г., дата публикации 10.08.2005 г., класс МПК B05B 1/26).
Известная форсунка состоит из корпуса с сопловым каналом и рассекателем, имеющим форму овалоида или шара. Профиль внутренней поверхности стенки осесимметричного сопла, представляющего тело вращения, выполнен с возрастающей к выходу из сопла кривизной. Угол между касательной к выходу кромке профиля стенки и осью сопла составляет 35-65°, предпочтительно 45-50°, а отношение диаметра сопла к диаметру его входного сечения 0,25-0,45. Кроме того, отношение диаметра миделевого сечения рассекателя к диаметру соплового отверстия составляет 1,8-2,5. Принцип работы форсунки основан на сочетании динамического напора жидкости и геометрических размеров соплового отверстия и рассекателя.
Недостатком известной форсунки является то, что для эффективной работы форсунки необходимо поддерживать определенный уровень давления воды в системе.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности и надежности пылеподавления за счет создания факела мелкодисперсного водовоздушного тумана и регулирование параметров его раскрытия.
Предлагается четыре варианта выполнения форсунки.
В первом варианте форсунка содержит корпус, каналы для подачи воды и воздушной смеси, камеру смешения.
Отличием является то, что корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, вода подается в камеру смешения через канал, расположенный по центру хвостовика и зауженный на входе в камеру смешения, камера смешения имеет форму усеченного конуса, зауженного к выходу и сопряжена узким концом с расширяющимся распылительным соплом, а воздушная смесь подается в камеру смешения через отверстия в жиклере.
Во втором варианте форсунка содержит корпус, каналы для подачи воды и воздушной смеси, камеру смешения.
Отличием является то, что корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, вода подается в камеру смешения через канал, расположенный по центру хвостовика и зауженным концом введенный в камеру смешения, камера смешения имеет форму обратного конуса со стороны хвостовика и усеченного конуса, зауженного к выходу с другой стороны и сопряженного зауженным концом с соплом, сопло расширено к выходу, воздушная смесь подается через отверстия в жиклере.
В третьем варианте форсунка содержит корпус, каналы для подачи воды и воздушной смеси, камеру смешения.
Отличием является то, что корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, вода подается в камеру смешения через отверстия в жиклере, воздух подается через канал, расположенный по центру хвостовика, канал для подачи воздуха заужен в конце на входе в камеру смешения, а камера смешения частично встроена в хвостовик и выполнена в форме совмещенных основанием конусов и соединена с соплом, выполненным с расширением.
В четвертом варианте форсунка содержит корпус, каналы для подачи воды и воздушной смеси, камеру смешения.
Отличием является то, что корпус состоит из жиклера и хвостовика, расположенных соосно, вода подается в камеру смешения через отверстия в жиклере, воздух подается через канал, расположенный по центру хвостовика, канал для подачи воздуха заужен в конце на входе в камеру смешения, а камера смешения частично встроена в хвостовик и выполнена в форме совмещенных основанием конусов и соединена с соплом, выполненным в виде прямолинейного канала.
Сущность полезной модели подтверждена чертежами, где на фиг. 1 изображена форсунка по первому варианту, на фиг. 2 по второму, на фиг. 3 по третьему, на фиг. 4 по четвертому.
На фиг. 1 жиклер показан 1, хвостовик - 2, камера смешения - 3. Канал для подачи воды заужен на входе в камеру смешения 4. Сопло, расширяется к выходу 5.
Вода по каналу для подачи воды под давлением подается в камеру смешения 3. На входе в камеру смешения 3 канал для подачи воды заужен 4, что дополнительно увеличивает скорость потока воды при попадании в камеру смешения 3. Одновременно по каналу подачи воздуха под давлением подается воздушная смесь. Камера смешения 3 выполнена в виде усеченного конуса, что позволяет под углом направлять струи воздуха. Струи воздуха захватывают струю воды и на входе в сопло 5 вода разбивается на мелкие капли и под давлением готовая мелкодисперсная водовоздушная смесь распыляется. При конструировании форсунки использовался принцип «сопло Лаваля». Плавное сужение камеры смешения 3 переходит в последующее расширение сопла 5, что позволяет сначала в камере смешения 3 замедлить скорость потока, а на границе где камера смешения 3 сопряжена с соплом 5 резко увеличить его скорость. За счет этого эффект мелкодисперсного распыления получается в виде тумана.
На фиг. 2 жиклер показан 1, хвостовик - 2, камера смешения - 3. Канал для подачи воды заужен 4 на входе в камеру смешения 3. Сопло, расширяющееся к выходу 5.
Вода по каналу для подачи воды под давлением подается в камеру смешения 3. На входе в камеру смешения 3 канал для подачи воды 4 заужен и зауженным концом введен в камеру смешения. Зауженный конец 4 канала для воды увеличивает скорость движения воды при попадании в камеру смешения 3. Одновременно по каналу подачи воздуха под давлением подается воздушная смесь. Камера смешения 3 выполнена в виде обратного конуса со стороны хвостовика 6 и усеченного конуса, зауженного к выходу с другой стороны 7, что позволяет уменьшить скорость потока воздуха в камере, снижается кинетическая энергия потоков подаваемой под давлением воздушной смеси. Струи воздуха и воды смешиваются под давлением, при этом встречным соударением с потоками воздуха струя воды разбивается на мелкие капельки. В камере смешения 3 получается завихрение струй воды и воздушной.
На выходе из камеры смешения в сопло 5 скорость водовоздушной смеси увеличивается и под давлением готовая мелкодисперсная водовоздушная смесь распыляется. Камера смешения 3 и сопло 5 сопряжены узким концом. Получается эффект мелкого распыления в виде тумана. Снижая давление воздуха можно тем самым увеличить размер получаемых капель и уменьшить угол раскрытия факела.
На фиг. 3 жиклер показан 1, хвостовик - 2, камера смешения - 3. Канал для подачи воздуха заужен на входе 4 в камеру смешения 3. Сопло, расширяющееся к выходу 5.
Вода по каналу для подачи воды подается в камеру смешения 3. Камера смешения 3 частично встроена в хвостовик. Воздух подается в камеру смешения 3 через канал для подачи воздуха, расположенный по центру хвостовика. Струя воздуха под давлением попадает в камеру смешения 3. Используется двойной эффект по принципу «сопло Лаваля». Первое ускорение потока происходит в месте сопряжения зауженного конца канала для подачи воздуха 4 и камеры смешения 3, а второе дополнительное ускорение получается в месте сопряжения камеры смешения 3 и сопла 5. Эффект эжекции заключается в том, что поток воздуха с большим давлением и скоростью увлекает за собой водную среду с более низким давлением. Под действием высокой турбулентности струи воздуха происходит захватывание водного потока, разбивание на мелкие капли и диспергирование с воздухом. На выходе из сопла 5 скорости потоков воды и воздуха выравниваются и образуют факел мелкодисперсного водовоздушного потока, который с большой скоростью распыляется.
На фиг. 4 показан четвертый вариант форсунки. На фиг. 4 жиклер показан 1, хвостовик показан 2, камера смешения 3, зауженный конец канала для подачи воздуха 4, сопло 5.
Так же как и в третьем варианте используется двойной эффект по принципу «Сопла Лаваля».
Вода по каналу для подачи воды подается в камеру смешения 3. Камера смешения 3 частично встроена в хвостовик. Воздух подается в камеру смешения 3 через канал для подачи воздуха, расположенный по центру хвостовика. Струя воздуха под давлением попадает в камеру смешения 3. При использовании предлагаемой конструкции форсунки (так же как в третьем варианте) давление воды не играет особой роли. Под действием высокой турбулентности струи воздуха происходит захватывание водного потока, разбивание на мелкие капли и диспергирование с воздухом. На выходе из сопла 5 образуется факел мелкодисперсного водовоздушного потока, который с большой скоростью распыляется. Использование сопла, выполненного в виде прямолинейного канала позволяет уменьшить угол раскрытия факела.
Использование камеры смешения и сопла разной формы позволит обеспечить разную длину полета факела при распылении, регулирование параметров раскрытия факела, что обеспечит достижение заявленного технического результата. Кроме того, значительно расширяет возможности использования заявляемых форсунок. Предлагаемые варианты конструкций форсунок надежны в эксплуатации, долговечны, просты в изготовлении.