RU2416445C1

RU2416445C1 - Fluid sprayer

Info

Publication number: RU2416445C1
Application number: RU2010119195/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева (RU); Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-04-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to spraying of fluids and may be used in fire fighting, agriculture, etc. Proposed sprayer comprises hollow case with nozzle and central core. Note here that casing incorporates fluid feed channel and sleeve rigidly fixed aligned therewith that has nozzle secured at its bottom part. Said nozzle is made up of cylindrical two-step sleeve with top cylindrical step screwed on central core made up of cylindrical part and hollow cone aligned therewith arranged with circular clearance with respect to cylindrical sleeve inner surface. Said circular clearance is communicated with, at least, three radial channels made in said two-step sleeve to communicate with circular cavity formed by sleeve inner surface and top cylindrical step outer surface. Said circular clearance is communicated with, at least, three radial channels made in said two-step sleeve to communicate with circular cavity formed by sleeve inner surface and top cylindrical step outer surface. Circular cavity communicates with fluid feed channel. Note that rosette is rigidly secured to conical cowl and made up of face round plate with, at least, seven radial lobes bent toward circular clearance between nozzle and cowl. Cowl lateral surface has, at least, two lines of cylindrical throttling bores with their axes located in planes perpendicular to cowl axis. Each line has, at least, three holes. Mind that said face round plate has three conical throttling holes with apex angle equal varying from 45° to 90°.

EFFECT: higher efficiency of spraying.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике распыления жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, в сельском хозяйстве, в устройствах химической технологии и в теплоэнергетике.The invention relates to techniques for spraying liquids and can be used in fire fighting equipment, in agriculture, in chemical technology devices and in the power system.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является форсунка по патенту RU №2111033, А62С 31/02, опубл. 20.05.98), содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником.The closest technical solution to the claimed object is the nozzle according to patent RU No. 2111033, A62C 31/02, publ. 05/20/98), containing a hollow body with a nozzle and a central core.

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.The use of a finely dispersed sprayer of the described design allows one to obtain a uniform volume flow of finely dispersed droplets in the range of droplet diameters from 30 to 150 microns with a water supply pressure of not more than 1 MPa. However, a sprayer of this design does not allow to achieve a given distribution of flows of fine droplets on the irrigation surface of the required area without increasing the flow rate of the liquid. This is due to the fact that the droplet flows generated by most of the holes are oriented in the horizontal direction and have a symmetrical distribution relative to the horizontal plane at the outlet of the nozzle.

Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.The technical result is an increase in the efficiency of finely dispersed liquid spraying.

Это достигается тем, что в жидкостной форсунке, 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 центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части, и соосным с ней коническим раструбом, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, а 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, при этом к коническому раструбу, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины с, по крайней мере, семью радиальными лепестками, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора между соплом и раструбом. На боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия, причем в торцевой круглой пластине выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°.This is achieved by the fact that in a liquid nozzle containing a hollow body with a nozzle and a central core, the body is made with a channel for supplying liquid and contains a coaxially rigidly connected sleeve with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical the step of which is connected by means of a threaded connection to a central core consisting of a cylindrical part, and a conical socket coaxial with it, installed with an annular gap relative to the inside the surface of the cylindrical sleeve, and the annular gap is connected with at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical step, and the annular cavity is connected with the channel of the housing for supply liquid, while to the conical socket, in its lower part, a socket in the form of an end circular plate with at least seven radial petals that are bent Ute toward the annular gap between the nozzle and the socket. At least two rows of cylindrical throttle holes with axes lying in planes perpendicular to the axis of the socket are made on the lateral surface of the socket, and at least three holes are made in each row, and at least three conical throttle holes with an angle at the top of the cone, lying in the range from 45 ° to 90 °.

На чертеже представлена конструктивная схема жидкостной форсунки.The drawing shows a structural diagram of a liquid nozzle.

Жидкостная форсунка 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 центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части 7, и соосным с ней коническим раструбом 8, установленным с кольцевым зазором 9 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4. Кольцевой зазор 9 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 4, соединяющими его с кольцевой полостью 14, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 14 связана с каналом 3 корпуса 1 для подвода жидкости.The liquid nozzle comprises a cylindrical hollow body 1 with a channel 3 for supplying liquid and a coaxial sleeve 2 rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve 4, the upper cylindrical step 6 of which is connected by a threaded connection to the central core consisting of a cylindrical part 7, and a conical bell 8 coaxial with it, mounted with an annular gap 9 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 4. Annular gap 9 connected with at least three radial channels 5, made in a two-stage sleeve 4, connecting it with an annular cavity 14 formed by the inner surface of the sleeve 2 and the outer surface of the upper cylindrical stage 6, and the annular cavity 14 is connected with the channel 3 of the housing 1 for supply liquids.

К коническому раструбу 8, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины 11 с, по крайней мере, семью радиальными лепестками 12, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора 9 между соплом и раструбом. На боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 10 с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба 8, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия 10. В торцевой круглой пластине 11 выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия 13 с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°.A socket in the form of an end circular plate 11 with at least seven radial tabs 12, which are bent towards the annular gap 9 between the nozzle and the bell, is rigidly attached to the conical socket 8, in its lower part. At least two rows of cylindrical throttle holes 10 with axes lying in planes perpendicular to the axis of the socket 8 are made on the side surface of the socket, and at least three holes 10 are made in each row. In the end circular plate 11, at least three conical throttle holes 13 with an angle at the apex of the cone lying in the range from 45 ° to 90 °.

Работа форсунки осуществляется следующим образом.The nozzle is as follows.

Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 1 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 14 через радиальные каналы 5 в кольцевой зазор 9 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней конусной поверхности раструба 8 с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от внешней поверхности раструба 8. Разгон жидкости на конической поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 10, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.Liquid under pressure is supplied to the cavity of the nozzle body 1 and then flows in two directions: the first - into the annular cavity 14 through radial channels 5 into the annular gap 9 between the nozzle and the central core. At inlet pressures of more than 0.2 MPa, the liquid accelerates on the external conical surface of the socket 8 with the formation of a liquid film that does not tear off from the external surface of the socket 8. Acceleration of the liquid on the conical surface is accompanied by a decrease in the static pressure in it and, as a result, vaporization and the formation of soluble gases. This phenomenon further prepares the liquid for crushing into small drops. Upon reaching a liquid flow of oncoming flows flowing out of the cylindrical throttle holes 10, multiple crushing of the film occurs with the formation of a finely dispersed phase.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 3 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в конический раструб 8, из которого часть жидкости истекает через радиальные отверстия 10, а часть через конические дроссельные отверстия 13. При этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.The second direction in which the liquid enters is through the channel 3 for supplying liquid to the cavity of the central core, and then to the conical socket 8, from which part of the liquid flows out through the radial holes 10, and part through the conical throttle holes 13. In this case, multiple droplet crushing occurs fluid flows flowing from throttle openings.

Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.The presence of gas inclusions in a liquid additionally perturbs its surface, which leads to wave formation and volumetric crushing of the liquid film. The loss of mechanical energy during external acceleration (on the external conical surface) is reduced compared with the same acceleration in a closed channel.

Форсунка может использоваться в различных отраслях техники, где требуется создать распыленные потоки жидкости как в замкнутом, так и в открытом пространстве. Жидкостная форсунка может применяться, например, в стационарных системах пожаротушения спринклерного типа, а также в двигательном машиностроении - для распыления топлива. Кроме того, форсунка может использоваться в различных технологических процессах, в которых требуется обеспечить высокую эффективность тепломассообменных процессов при распылении жидкостей.The nozzle can be used in various fields of technology where it is required to create atomized fluid flows in both closed and open spaces. A liquid nozzle can be used, for example, in stationary fire extinguishing systems of the sprinkler type, as well as in mechanical engineering for spraying fuel. In addition, the nozzle can be used in various technological processes, in which it is required to ensure high efficiency of heat and mass transfer processes when spraying liquids.

Claims

A liquid nozzle containing a hollow body with a nozzle and a central core, characterized in that the body is made with a channel for supplying fluid and contains a coaxially rigidly connected sleeve with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical stage of which is connected by means of a threaded connection to a central core consisting of a cylindrical part and a conical socket coaxial with it, installed with an annular gap relative to the inner the surface of the cylindrical sleeve, and the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, the annular cavity being connected to the channel of the housing for supplying liquid while a conical socket, in its lower part, is rigidly attached to a socket in the form of an end circular plate with at least seven radial petals that are bent at least two rows of cylindrical throttle holes with axes lying in planes perpendicular to the axis of the socket are made on the side of the annular gap between the nozzle and the bell, and at least three holes are made in each row, and in the end the round plate has at least three conical throttle openings with an angle at the apex of the cone lying in the range from 45 to 90 °.