RU2552228C1

RU2552228C1 - Kochetov's atomiser

Info

Publication number: RU2552228C1
Application number: RU2014116154/12A
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: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2015-06-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in atomiser containing a hollow casing with nozzle and central core, the casing is made with liquid supply channel, and has bushing coaxial and rigidly connected with the casing with bottom nozzle, made as cylindrical two-step bushing, top cylindrical step is connected by thread connection with the central core installed with ring clearance relatively to the internal surface of the cylindrical bushing and comprising cylindrical part with secured coaxially with it in bottom part by means of the pin, pressed in the nozzle and rigidly connected with the cone baffle, having throttle holes, which axes are located perpendicularly to the cone surface creating the baffle, and ring clearance is connected with at least three radial channels made in the two-step bushing connecting its with the ring cavity created by the internal surface of the bushing and external surface of the cylindrical step, at that the ring cavity is connected with the casing channel for liquid supply. On the side surface of the cylindrical part of the central core in its bottom part connected with the cone baffle, at least two rows of the cylindrical throttle holes are made with axes in planes perpendicular to the core axis, and in each row at least three holes are made, at that the throttle hole axes of the same row are displaced relatively to the axes of the throttle holes of the another row by angle in range 15°÷60°.

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 №2445548, A62C 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. 2445548, 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.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 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 с ней, в нижней части посредством штифта, запрессованного в сопло и жестко связанного с коническим отбойником, имеющим дроссельные отверстия, оси которых расположены перпендикулярно конической поверхности, образующей отбойник, 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 на боковой поверхности цилиндрической части центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с коническим отбойником, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, 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°.This is achieved by the fact that in the nozzle containing the 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 cylindrical the 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 part with replicated, coaxially with it, in the lower part by means of a pin pressed into the nozzle and rigidly connected to a conical chipper having throttle openings, the axes of which are perpendicular to the conical surface forming the chipper, and the annular gap is connected to at least three radial channels, made in a two-stage sleeve connecting it with an 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 m of the housing for supplying fluid, while at least two rows of cylindrical throttle holes with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core are made on the lateral surface of the cylindrical part of the central core, in its lower part connected to the conical chipper, and in at least three holes are made in each row, while the axes of the throttle holes of one row are offset from the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range 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, 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 посредством штифта 11, запрессованного в сопло и жестко связанного с коническим отбойником 12, имеющим дроссельные отверстия 13, оси которых расположены перпендикулярно конической поверхности, образующей отбойник 12. Кольцевая полость 8 образована внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 8 связана с каналом 3 корпуса 1 для подвода жидкости и связана с каналом корпуса для подвода жидкости, при этом на боковой поверхности цилиндрической части 7 центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с коническим отбойником 12, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 10 с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника. 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°.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, 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 by means of a pin 11, s pressed into the nozzle and rigidly connected with a conical chipper 12 having throttle holes 13, the axes of which are perpendicular to the conical surface forming the chipper 12. The annular cavity 8 is 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 supplying fluid and is connected with the channel of the housing for supplying fluid, while on the side surface of the cylindrical part 7 of the Central core, in its lower part, is connected ennoy with a conical baffle 12 is satisfied, at least two rows of cylindrical throttle holes 10 with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core. At least three holes are made in each row, while 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 15 ° ÷ 60 °.

Возможен вариант, когда к срезу конического отбойника 12, имеющего дроссельные отверстия 13, оси которых расположены перпендикулярно конической поверхности, оппозитно и осесимметрично прикреплен идентичный отбойник 14 с таким же количеством отверстий 15 на его конической поверхности, а для закрытия полости отбойника служит горизонтальная пластина 16 с дроссельными отверстиями 17, оси которых расположены перпендикулярно пластине 16.A variant is possible when an identical chipper 14 with the same number of holes 15 on its conical surface is opposite and axisymmetrically attached to a section of a conical chipper 12 having throttle openings 13, the axes of which are located perpendicular to the conical surface, and a horizontal plate 16 s serves to close the chipper cavity throttle holes 17, the axes of which are perpendicular to the plate 16.

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 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 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 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 нижнюю часть цилиндрической части 7 сердечника, из которой часть жидкости истекает через радиальные отверстия 10, 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 lower part of the cylindrical part 7 of the core, from which part of the liquid flows through the radial holes 10, while there is a multiple crushing of droplet flows of fluid expiring from throttle openings.

Наличие конического отбойника 12, имеющего дроссельные отверстия 13, оси которых расположены перпендикулярно конической поверхности, образующей отбойник, позволяет повысить эффективность мелкодисперсного распыливания жидкости как в ее центральной, так и периферийной частях потока.The presence of a conical chipper 12 having throttle holes 13, the axes of which are perpendicular to the conical surface forming the chipper, can improve the efficiency of fine atomization of liquid in both its central and peripheral parts of the flow.

Кроме того, 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.In addition, the presence of gas inclusions in the 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 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 step 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 a fixed, coaxially with it, in the lower part by means of a pin pressed into the nozzle and rigidly connected with a conical chipper having throttle openings, the axes of which are perpendicular to the conical surface forming the chipper, and the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve connecting it with an 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 at the same time, on the lateral surface of the cylindrical part of the central core, in its lower part connected to the conical chipper, at least two rows of cylindrical throttle holes are made, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, and in each row at least three holes, while 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 °, characterized in that to the cut of the conical bump, having throttle holes whose axes are arranged perpendicular to the conical surface, oppositely and symmetrically identical bump attached with same number of holes on its conical surface, and serves as a horizontal plate with throttle openings, the axes of which are arranged perpendicular to the deflector plate for closing the cavity.