Результат интеллектуальной деятельности: ФОРСУНКА ТИПА КОЧСТАР

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 №2445546, 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, а на свободном конце стержня установлен перфорированный распылитель, выполненный в виде сферического сегмента, вогнутая часть которого обращена в сторону последнего по длине стержня диска.

Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.

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 с его торцевой поверхностью, 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.

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 завихрителем 10, выполненным в виде цилиндра, на внешней поверхности которого выполнена по крайней мере двух-аходная винтовая нарезка 12, при этом возможны варианты как левой, так и правой винтовых поверхностей на цилиндре.

Внутри завихрителя 10, соосно и осесимметрично ему, закреплен стержень 11, один конец которого расположен заподлицо с его торцевой поверхностью, 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.

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.

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.

Возможен вариант, когда к торцевой поверхности цилиндрической части 7 цилиндрической втулки 4 с закрепленным соосно с ней в нижней части завихрителем 10, соосно цилиндрической втулке 4, присоединен диффузор 15, при этом плоскость его среза лежит в плоскости перфорированного распылителя, выполненного в виде сферического сегмента 14, и проходящей через его вершину.

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 закрученных потоков, истекающих из завихрителя 10, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.

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.

Наличие стержня 11, один конец которого расположен заподлицо с завихрителем 10, а на другом, свободном, конце стержня 11 перпендикулярно его оси закреплены диски 13, приводит к дополнительному мелкодисперсному объемному дроблению жидкостной пленки.

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.

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.