RU2552226C1

RU2552226C1 - Atomiser with swirler for double flow vortex

Info

Publication number: RU2552226C1
Application number: RU2014119306/12A
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: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-06-10

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: in liquid atomiser containing a hollow casing with nozzle and central core, the casing is made with channel for liquid supply, and coaxial sleeve rigidly connected with said casing and having nozzle secured at its bottom part, sleeve top cylindrical step is thread connected with central core arranged with ring clearance relatively to the cylindrical sleeve inner surface, said core consists of cylindrical section with swirler arranged coaxially in its bottom part and made as cylinder with central orifice, the two-lead thread is made on outer surface of said cylinder, and in the central orifice the element of secondary flow vortex is installed, it is made as cylindrical coil spring located aflush with top end of the swirler, and projecting beyond its bottom end by value not exceeding diameter of the central orifice, to the bottom of the nozzle sleeve cylindrical section with coaxially secured swirler and secondary flow vortex element projecting beyond the swirler bottom end the flow divider is secured, it is made in form of mesh diffuser, larger base of its truncated cone projects beyond the secondary flow vortex element.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 №2501586, A62C 31/02 (прототип), содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником.The closest technical solution to the claimed object is the nozzle according to patent RU No. 2501586, A62C 31/02 (prototype), 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 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 с центральным дроссельным отверстием, на внешней поверхности которого выполнена, по крайней мере, двухзаходная винтовая нарезка, а в центральном дроссельном отверстии закреплен элемент вторичной крутки потока, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины, расположенной заподлицо относительно верхнего торца завихрителя и выступающей за его нижний торец на величину, не превышающую диаметр центрального дроссельного отверстия, к нижней цилиндрической части втулки сопла с закрепленным соосно с ней завихрителем и элементом вторичной крутки потока, выступающим за нижний торец завихрителя, прикреплен рассекатель потока, выполненный в виде сетчатого диффузора, большее основание усеченного конуса которого выступает за элемент вторичной крутки потока.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 th part with a swirl fixed coaxially in its lower part, made in the form of a cylinder with a central throttle hole, on the outer surface of which at least two-way screw thread is made, and in the central throttle hole there is a secondary flow twist element made in the form of a cylindrical screw a spring located flush with respect to the upper end of the swirl and protruding beyond its lower end by an amount not exceeding the diameter of the central throttle hole to the lower cylinder The flow part of the nozzle sleeve with a swirl fixed coaxially with it and a secondary flow twist protruding beyond the lower end of the swirl is attached to a flow diffuser made in the form of a mesh diffuser, the larger base of the truncated cone of which protrudes beyond the secondary twist of the flow.

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

Форсунка с завихрителем двойной крутки потока 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 с центральным дроссельным отверстием 11, 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 завихрителя 10.The nozzle with a double twist swirl contains a cylindrical hollow body 1 with a channel 3 for supplying fluid 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 with the 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 fixed coaxially with it in the lower part of the swirler 10, made in the form of a cylinder with a Central throttle hole 11, on the outer surface of which is made at least two-way screw thread 12, while options are possible both left and right screw surfaces on the cylinder of the swirler 10.

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 to 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.

В центральном дроссельном отверстии 11 закреплен элемент вторичной крутки потока, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины 13, расположенной заподлицо относительно верхнего торца завихрителя 10 и выступающей за его нижний торец на величину, не превышающую диаметр центрального дроссельного отверстия 11.In the central throttle hole 11, a secondary flow twist element is fixed, made in the form of a cylindrical coil spring 13 located flush with respect to the upper end of the swirl 10 and protruding beyond its lower end by an amount not exceeding the diameter of the central throttle hole 11.

К нижней цилиндрической части 7 втулки 4 сопла с закрепленным соосно с ней завихрителем 10 и элементом 13 вторичной крутки потока, выступающим за нижний торец завихрителя, прикреплен рассекатель потока, выполненный в виде сетчатого диффузора 14, большее основание усеченного конуса которого выступает за элемент 13 вторичной крутки потока.To the lower cylindrical part 7 of the nozzle sleeve 4 with the swirl 10 coaxially aligned with it and the secondary flow twist element 13 protruding beyond the lower end of the swirl, a flow divider is made in the form of a mesh diffuser 14, the larger base of the truncated cone of which protrudes the secondary twist element 13 flow.

Работа форсунки с завихрителем двойной крутки потока осуществляется следующим образом.The operation of the nozzle with a swirl double twist flow 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 и элемента вторичной крутки потока, выполненного в виде цилиндрической винтовой пружины 13, 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 the liquid flow of the counter-swirling flows flowing out of the swirl 10 and the element of the secondary twist of the flow, made in the form of a cylindrical coil spring 13, multiple crushing of the film occurs with the formation of a finely dispersed phase.

Выполнение элемента вторичной крутки потока, выполненного в виде цилиндрической винтовой пружины 13, выступающей за нижний торец завихрителя 10 на величину, не превышающую диаметр центрального дроссельного отверстия 11, позволяет организовать турбулентный режим истечения из этого элемента вторичной крутки потока.The execution of the element of the secondary twist of the flow, made in the form of a cylindrical coil spring 13, protruding beyond the lower end of the swirl 10 by an amount not exceeding the diameter of the central throttle hole 11, allows you to organize a turbulent flow from this element of the secondary twist of the stream.

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 fluid flows in a swirling swirl flow, with multiple crushing drip fluid flows flowing out of the swirler 10 and the annular gap 9.

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 motor 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 with a double twist flow swirl 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 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 th part with a swirl fixed coaxially in its lower part, made in the form of a cylinder with a central throttle hole, on the outer surface of which at least two-way screw thread is made, and in the central throttle hole there is a secondary flow twist element made in the form of a cylindrical screw a spring located flush with respect to the upper end of the swirl and protruding beyond its lower end by an amount not exceeding the diameter of the central throttle hole, different t m, which is the lower cylindrical part of the nozzle with the sleeve fixed coaxially swirler member and the secondary flow twist protruding beyond the lower end of the swirler is fixed flow divider formed by a mesh cone, the larger base of the truncated cone which serves for the secondary element twist flow.