RU2461427C1

RU2461427C1 - Kochetov's fluid spray nozzle

Info

Publication number: RU2461427C1
Application number: RU2011142405/05A
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: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-09-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to spraying of fluids and may be used in firefighting, agriculture, etc. Nozzle case is provided with fluid feed channel and comprises coaxial sleeve secured thereto with nozzle secured at its bottom section. Said nozzle is made up of cylindrical two-step sleeve with upper step thread-jointed to central core. Said ore comprises cylindrical part and hollow case aligned therewith and fitted with annular clearance relative to 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. Circular cavity is communicated with case fluid feed channel. Sprayer made up of end face round plate is screwed to cone bottom. Plate edges are bent toward annular clearance between nozzle and hollow cone. Cone side surface has, at least, two lines of cylindrical restricting openings with axes located in planes perpendicular to cone axis. Each line has, at least, three holes. Axes of aforesaid throttling holes of one line are displaced relative to those of the other lines through the angle varying from 15° to 60°.

EFFECT: higher efficiency of spraying.

2 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, A62C 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 nozzle exit.

Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.The technical result is an increase in the efficiency of fine atomization of a liquid.

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 полым конусом, 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, а к конусу, в его нижней части, жестко прикреплен с помощью винта распылитель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора между соплом и полым конусом, при этом на боковой поверхности конуса выполнены, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси конуса, а в каждом ряду выполнены, по крайней мере, три отверстия, причем оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.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 coaxial sleeve rigidly connected to it, with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical step of which is connected by means of a threaded connection to a central core consisting of a cylindrical part and a hollow cone 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, and the annular cavity is connected with the channel of the housing for supplying fluid and to the cone, in its lower part, the atomizer is rigidly fixed with a screw, which is made in the form of an end round plate, the edges of which are bent towards the annular gap at the same time, at least two rows of cylindrical throttle holes with axes lying in planes perpendicular to the axis of the cone are made on the side surface of the cone, and at least three holes are made in each row, with throttle axes holes of one row are displaced relative to the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range of 15 ° ÷ 60 °.

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

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 полым конусом 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 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 hollow cone 8 coaxial with it, mounted with an annular gap 9 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 4. The annular gap 9 is connected at least three radial channels 5 made in the two-step hub 4 connecting it to the annular cavity 14 formed by the inner surface of the sleeve 2 and the outer cylindrical surface of the upper stage 6, wherein the annular cavity 14 associated with the channel 3 of the housing 1 for supplying liquid.

К конусу 8, в его нижней части, жестко прикреплен с помощью винта 13 распылитель 12, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 9 между соплом и полым конусом 8. На боковой поверхности конуса 8 выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 10 и 11, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси конуса, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия. При этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°. На внутренних поверхностях цилиндрических дроссельных отверстий 10 и 11, выполненных на боковой поверхности конуса 8 с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси конуса, имеются винтовые канавки, которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости.To the cone 8, in its lower part, the atomizer 12 is rigidly attached with a screw 13, which is made in the form of an end round plate, the edges of which are bent towards the annular gap 9 between the nozzle and the hollow cone 8. At least at least two rows of cylindrical throttle holes 10 and 11, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the cone, and at least three holes are made in each row. In this case, the axes of the throttle holes of one row are offset relative to the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range of 15 ° ÷ 60 °. On the inner surfaces of the cylindrical throttle holes 10 and 11, made on the side surface of the cone 8 with axes lying in planes perpendicular to the axis of the cone, there are helical grooves that contribute to a more intensive atomization of the liquid.

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 конуса 8 с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. 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 и 11, 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 outer conical surface of the cone 8 to form a liquid film that does not come off its outer surface. Acceleration of a liquid on a conical surface is accompanied by a decrease in its static pressure and, as a result, vaporization and the release 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 and 11, 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 полый конус 8, из которого часть жидкости истекает через радиальные отверстия 10 и 11, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.The second direction in which the fluid enters is through the channel 3 for supplying fluid to the cavity of the central core, and then into the hollow cone 8, from which part of the fluid flows through the radial holes 10 and 11, with multiple crushing of droplet fluid flows flowing from the throttle holes.

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

1. Nozzle for spraying liquids, containing a hollow body with a nozzle and a central core, characterized in that the body is made with a channel for supplying liquid and contains a coaxial sleeve rigidly connected to it with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve , the upper cylindrical step of which is connected by means of a threaded connection to a central core consisting of a cylindrical part and a hollow cone coaxial with it, mounted with an annular gap relative to the inner 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, and the annular cavity is connected with the channel of the housing for supplying liquid, and to the cone in its lower part the atomizer is rigidly fixed with a screw, which is made in the form of an end round plate, the edges of which are bent towards the annular side the gap between the nozzle and the hollow cone, at least two rows of cylindrical throttle holes with axes lying in planes perpendicular to the axis of the cone are made on the side surface of the cone, and at least three holes are made in each row, the axes of the throttle holes of one row offset relative to the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range of 15 ° ÷ 60 °.

2. The nozzle for spraying liquids according to claim 1, characterized in that on the inner surfaces of the cylindrical throttle holes made on the side surface of the cone with axes lying in planes perpendicular to the axis of the cone, there are helical grooves.