Результат интеллектуальной деятельности: ФОРСУНКА КОЧЕТОВА

Изобретение относится к технике распыления жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, в сельском хозяйстве, в устройствах химической технологии и в теплоэнергетике.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является форсунка по патенту RU № 2445548, А62С 31/02, опубл. 20.03.12, содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником - прототип.

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.

Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.

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°, к свободной торцевой части конического отбойника, имеющего дроссельные отверстия, оси которых расположены перпендикулярно его конической поверхности, жестко прикреплен перфорированный распылитель, выполненный в виде полусферической оболочки, причем перфорация расположена рядами, размеры дроссельных отверстий которой уменьшаются от диаметральных слоев полусферы к ее периферийным слоям.

На чертеже представлена конструктивная схема форсунки.

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, 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°.

К свободной торцевой части конического отбойника 12, имеющего дроссельные отверстия 13, оси которых расположены перпендикулярно его конической поверхности, жестко прикреплен перфорированный распылитель 14, выполненный в виде полусферической оболочки, причем перфорация 15 расположена рядами, размеры дроссельных отверстий которой уменьшаются от диаметральных слоев полусферы к ее периферийным слоям.

Работа форсунки осуществляется следующим образом.

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.

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.

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.

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.

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.