форсунка

Формула изобретения

1. Форсунка, содержащая корпус с каналом движения жидкости, оснащенный выходным соплом и патрубком подвода газа в центральную часть потока жидкости, отличающаяся тем, что плоскость выходного отверстия патрубка подвода газа размещена на расстоянии не менее 5 диаметров канала движения жидкости до начала сужения канала с обеспечением однонаправленности движения газа и жидкости, при этом в месте соединения корпуса с соплом размещена кольцевая камера, оснащенная дополнительным патрубком подвода газа, которая сообщается с соплом через кольцевую щель.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что сопло оснащено цилиндрическим участком в наименьшем сечении, причем длина цилиндрического участка составляет от 1 до 2 диаметров отверстия в наименьшем сечении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям форсунок, используемых для распыливания различных технологических жидкостей, и может быть использовано в установках пожаротушения и системах для распыливания топлив и дезинфицирующих составов.

Из уровня техники известна форсунка Данилина (Л.А.Витман, Б.Д.Канцельсон, И.И.Палеев. Распыливание жидкости форсунками. М., Госэнергоиздат, 1962 г., стр.142), содержащая корпус с каналом движения жидкости, элемент подвода газа и дополнительный патрубок.

К недостаткам вышеуказанной форсунки следует отнести высокий расход газа по отношению к расходу жидкости, раздельное регулирование и поддержание на заданном уровне давления и расхода для жидкости и газа, изменение параметров факела и соотношение расхода газа и жидкости при изменении расхода газа, что приводит к ограничениям по эксплуатационным характеристикам.

В качестве прототипа взята конструкция пневматической форсунки с центральной подачей газа (О.М.Максимов, М.С.Стесин, И.И.Тищенко. Справочное пособие по строительным машинам. Вып. 9. Машины для отделочных работ. М., Стройиздат, 1972 г., стр.27), которая содержит корпус с каналом движения жидкости, сопло, патрубок для подачи газа в центральную часть канала движения жидкости на его прямолинейном участке перед соплом.

Основными недостатками данной конструкции являются: невозможность получения однородного мелкокапельного распыла при пониженных давлениях жидкости и газа и экономичном расходе газа, а также нестабильность однородного мелкокапельного распыла при изменениях давления жидкости и газа.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции, обеспечивающей однородный мелкокапельный распыл при пониженном давлении жидкости и газа, обеспечение экономичного расхода газа, снижение влияния изменения давления газа и жидкости на однородность и мелкокапельность распыла.

Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией форсунки, содержащей корпус с каналом движения жидкости, оснащенный выходным соплом и патрубком подвода газа в центральную часть потока жидкости, при этом плоскость выходного отверстия патрубка подвода газа размещена на расстоянии не менее 5 диаметров канала движения жидкости до начала сужения канала с обеспечением однонаправленности движения газа и жидкости, а в месте соединения корпуса с соплом размещена кольцевая камера, оснащенная дополнительным патрубком подвода газа, которая сообщается с соплом через кольцевую щель.

В частности, сопло снабжено цилиндрическим участком в наименьшем сечении, причем длина цилиндрического участка составляет от 1 до 2 диаметров отверстия в наименьшем сечении.

Проведенный анализ уровня техники показывает, что заявляемая конструкция форсунки отличается от ближайшего аналога (прототипа) иным расположением плоскости выходного отверстия патрубка подвода газа, при котором выход газа осуществляется параллельно направлению движения жидкости в одном направлении, а также наличием в месте соединения корпуса с соплом кольцевой камеры с патрубком подвода газа, которая сообщается с соплом через кольцевую щель для дополнительной подачи газа в периферийную зону канала.

Кроме того, для увеличения компактности струи сопло оснащено цилиндрическим участком в наименьшем сечении, причем длина цилиндрического участка составляет от 1 до 2 диаметров отверстия в наименьшем сечении.

Предлагаемая совокупность отличительных и существенных признаков позволяет повысить экономичность расхода газа за счет его использования не в виде газодинамической среды, а в виде диспергирующего агента, равномерно распределенного в жидкости, благодаря участку турбулентного перемешивания в центральной части канала и дополнительному перемешиванию периферийной части канала. Указанные факторы позволяют полностью использовать как динамический, так и статический напор газа и жидкости, что позволяет снизить давление жидкости и газа при сохранении однородности и мелкокапельность распыла.

Ввиду того, что определяющим фактором для распределения газа в жидкости является не разность скоростей движения жидкости и газа, а создание более благоприятных условий для механического перемешивания, снижается влияние изменения давления на качество усреднения газа в жидкости и соотвественно на однородность и мелкокапельность распыла.

Указанные выводы полностью подтвердились при отработке предлагаемой конструкции форсунки при режимах работы со снижением рабочего давления на 25% от номинального. Подтвердилось также влияние центральной и периферийной подачи газа на однородность и мелкокапельность распыла в соответственно центральной и периферийной частях факела. Двукратное увеличение подачи газа в центральную часть потока жидкости приводит к сквозному прорыву газов, доказывающих, что процесс распределения газа в жидкости носит механический, а не динамический характер. Это подтверждает правильность используемых в заявке технических решений.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приняты следующие обозначения:

1 - корпус,

2 - выходное сопло;

3 - патрубок подвода газа;

4 - кольцевая камера;

5 - дополнительный патрубок подвода газа;

6 - кольцевая щель;

7 - цилиндрический насадок;

8 - подаваемая жидкость.

Предлагаемая конструкция форсунки работает следующим образом: жидкость 8 подается в корпус 1, газ под давлением поступает в патрубок подвода газа 3, причем давление газа и жидкости равны либо близки по значению между собой. Поток жидкости 8, движущийся по каналу 1. соединяется с потоком газа и при дальнейшем движении смешивается по причине турбулентного характера движения жидкости 8. При достижении газожидкостной смеси сопловой части 2 происходит соединение со вторым потоком газа в периферийной зоне, поступающим из щели 6 кольцевой камеры 4 через дополнительный патрубок 5, и при движении в сопловой части 2 происходит смешивание периферийной зоны, а также общее смешивание за счет уменьшения сечения и увеличение скорости движения. При выходе газожидкостной смеси из сопла 2 происходит резкое падение давления в струе, что вызывает расширение пузырьков газа и распад струи на мелкие капли.

Изготовление форсунки реализуемо практически, так как его составные элементы не являются дефицитными. Необходимость же в использовании форсунки, обеспечивающей однородный мелкокапельный расходе при экономичном расходе газа, очевидна.