RU2552220C1

RU2552220C1 - Swirl atomiser of kochstar type

Info

Publication number: RU2552220C1
Application number: RU2014114918/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева; Анна Михайловна Стареева
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-06-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in liquid injector containing hollow casing with nozzle and central core, the casing is made with channel for liquid supply, and has coaxial, bushing rigidly connected with casing with nozzle secured in its bottom part, the nozzle is made in form of cylindrical two-step bushing, its top cylindrical step is connected by means of the thread connection with the central core installed with ring clearance relatively to the internal surface of the cylindrical bushing and comprising cylindrical part with swirler secured coaxially in its bottom part and made as cylinder, on its external surface at least dual-lead thread is made, and inside the swirler coaxially and axisymmetric to it a rod is secured, its one end is located aflush with its end face looking on the liquid supply channel, and at another free end of the rod at right angle to its axis at least two uniformly located along the rod disks are secured, disk diameters increase towards free end of the rod, and at free end of the rod a perforated sprayer is installed, the sprayer is made in form of spherical segment, its concave part looks towards the last disk on the rod.

EFFECT: higher efficiency of fine liquid spraying.

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 №2445546, А62С 31/02, опубл. 20.03.12, содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником - прототип.The closest technical solution to the claimed object is the nozzle according to patent RU No. 2445546, A62C 31/02, publ. 03/20/12, containing a hollow body with a nozzle and a central core - a prototype.

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, а на свободном конце стержня установлен перфорированный распылитель, выполненный в виде сферического сегмента, вогнутая часть которого обращена в сторону последнего по длине стержня диска.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 with respect to the horizontal plane at the nozzle exit, and a perforated atomizer made in the form of a spherical segment, the concave part of which is turned into the side of the latter along the length of the disk core.

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 имеет соосную, жестко связанную с корпусом 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, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки и состоящим из цилиндрической части с закрепленным соосно в ее нижней части завихрителем, выполненным в виде цилиндра, на внешней поверхности которого выполнена, по крайней мере, двухзаходная винтовая нарезка, а внутри завихрителя, соосно и осесимметрично ему, закреплен стержень, один конец которого расположен заподлицо его торцевой поверхности, обращенной к каналу для подвода жидкости, а на другом, свободном конце стержня, перпендикулярно его оси закреплены, по крайней мере, два равномерно расположенных по длине стержня диска, диаметры которых увеличиваются в сторону свободного конца стержня.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 has a coaxial sleeve rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper the cylindrical step of which is connected by means of a threaded connection to a central core installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve and consisting of a cylindrical parts with a swirl fixed coaxially in its lower part, made in the form of a cylinder, on the outer surface of which at least two-way screw cutting is made, and inside the swirl, coaxially and axisymmetrically to it, a rod is fixed, one end of which is flush with its end surface, facing the channel for fluid supply, and at the other, free end of the rod, at least two disks evenly spaced along the length of the disk rod are fixed perpendicular to its axis, the diameters of which increase in size Well, the free end of the rod.

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, установленным с кольцевым зазором 9 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4, и состоящим из цилиндрической части 7 с закрепленным соосно с ней в нижней части завихрителем 10, выполненным в виде цилиндра, на внешней поверхности которого выполнена, по крайней мере, двухзаходная винтовая нарезка 12, при этом возможны варианты как левой, так и правой винтовых поверхностей на цилиндре.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 a central core installed with an annular gap 9 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 4, and consisting of a cylindrical part 7 with a swirler 10 fixed coaxially with it in the lower part, made in the form of a cylinder, on the outer surface of which at least a two-way screw thread 12 is made, while variants of both left and right screw surfaces on the cylinder are possible.

Внутри завихрителя 10, соосно и осесимметрично ему, закреплен стержень 11, один конец которого расположен заподлицо его торцевой поверхности, обращенной к каналу 3 для подвода жидкости, а на другом, свободном конце стержня 11, перпендикулярно его оси закреплены, по крайней мере, два равномерно расположенных по длине стержня диска 13, диаметры которых увеличиваются в сторону свободного конца стержня 11.Inside the swirl 10, coaxially and axisymmetrically to it, a rod 11 is fixed, one end of which is flush with its end surface facing the channel 3 for supplying fluid, and at least two are fixed perpendicular to its axis on the other free end of the rod 11 located along the length of the rod of the disk 13, the diameters of which increase towards the free end of the rod 11.

Кольцевой зазор 9 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.The annular gap 9 is connected with at least three radial channels 5, made in a two-stage sleeve 4, connecting it with an annular cavity 8 formed by the inner surface of the sleeve 2 and the outer surface of the upper cylindrical stage 6, and the annular cavity 8 is connected with the channel 3 of the housing 1 for fluid supply.

На свободном конце стержня 11 установлен перфорированный распылитель 14, выполненный в виде сферического сегмента, вогнутая часть которого обращена в сторону последнего по длине стержня 11 диска 13.At the free end of the rod 11 is installed a perforated atomizer 14, made in the form of a spherical segment, the concave part of which is turned towards the last along the length of the rod 11 of the disk 13.

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 8 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 цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. Разгон жидкости в нижней части этой 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 закрученных потоков, истекающих из завихрителя 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 8 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 cylindrical surface of the core with the formation of a liquid film that does not come off from its outer surface. Acceleration of the liquid in the lower part of this 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 counter-swirling flows flowing out of the swirler 10, multiple film crushing occurs with the formation of a finely dispersed phase.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 3 для подвода жидкости, затем в полость центрального сердечника, а затем в завихритель 10, расположенный в нижней части цилиндрической части 7 сердечника, из которого жидкость истекает вихревым закрученным потоком, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из завихрителя 10 и кольцевого зазора 9.The second direction in which the liquid enters is through the channel 3 for supplying liquid, then into the cavity of the central core, and then into the swirler 10 located in the lower part of the cylindrical part 7 of the core, from which the liquid flows out in a swirling swirl flow, with multiple droplets crushing fluid flows flowing out of the swirler 10 and the annular gap 9.

Наличие стержня 11, один конец которого расположен заподлицо завихрителя 10, а на другом, свободном конце стержня 11, перпендикулярно его оси закреплены диски 13, приводит к дополнительному мелкодисперсному объемному дроблению жидкостной пленки.The presence of the rod 11, one end of which is flush with the swirl 10, and disks 13 are fixed perpendicular to its axis on the other free end of the rod 11, which leads to additional finely divided volumetric crushing of the liquid film.

Газовые включения в жидкости дополнительно возмущают 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.Gas inclusions in liquids additionally perturb 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 nozzle containing a hollow body with a nozzle and a central core, the body is made with a channel for supplying fluid and has a coaxial sleeve rigidly connected to the body 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 a threaded connection with a central core installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve and consisting of a cylindrical part with coaxially fixed to its lower parts of it by a swirler, made in the form of a cylinder, on the outer surface of which at least two-way screw cutting is made, and inside the swirl, coaxially and axisymmetrically to it, a rod is fixed, one end of which is located flush with its end surface facing the fluid supply channel and at the other, free end of the rod, perpendicular to its axis, are fixed at least two equally spaced along the length of the rod of the disk, the diameters of which increase towards the free end of the rod, I distinguish ayasya in that at the free end of the rod is mounted a perforated spray formed as a spherical segment, the concave part of which faces towards the latter along the length of the rod of the disc.