Результат интеллектуальной деятельности: РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ

Область техники

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для тушения пожаров с использованием тонкораспыленной воды на трансформаторных подстанциях и других объектах, где находятся люди и ценное оборудование, а также в сельском хозяйстве для полива и обработки полей жидкими составами, в устройствах химической технологии и теплоэнергетике.

Уровень техники

Известно устройство распыления жидкости (патент RU 2111033), которое содержит полый цилиндрический корпус, на внешней поверхности которого размещены, по меньшей мере, два ряда форсунок, образованных проточкой с коническими поверхностями и каналами, выполненными в корпусе параллельно оси симметрии цилиндра корпуса и сообщенными с внутренней полостью корпуса кольцевыми цилиндрическими коллекторами, боковая поверхность которых частично пересекает конические поверхности проточки, и патрубок подвода жидкости. Описанное устройство создает тонкораспыленный поток капель диаметром 60-150 мкм. Недостатком такого устройства является малая орошаемая распылителем площадь до 20 м² (в форме круга), в связи с чем для защиты объектов больших геометрических размеров и сложных форм (например, силового маслонаполненного трансформатора) требуется большее количестве таких распылителей. В результате неоправдано увеличивается расход распыляемой жидкости для достижения необходимой интенсивности орошения по всей площади объекта.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является распылитель, содержащий полый корпус в форме цилиндра, снабженный патрубком подвода жидкости и форсунками, сформированными в аксиальных каналах, выполненных в стенке корпуса и сообщенных с его внутренней полостью (патент RU 2150336). Этот распылитель выбран в качестве прототипа.

В прототипе патрубок подвода жидкости размещен в одном торце цилиндрического корпуса, а форсунки размещены в шахматном порядке на боковой поверхности корпуса и, кроме того, на его другом торце.

Использование распылителя-прототипа позволяет получить равномерный тонкораспыленный поток капель с диаметром капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа на относительно небольшой площади, при увеличении которой растет размер наиболее удаленных (дальнобойных) капель и увеличивается расход жидкости. Это вынуждает использовать более энерго- и металлоемкие устройства для подвода жидкости к патрубку устройства.

Сущность изобретения

Технический результат заявляемого изобретения - увеличение площади орошения без увеличения расхода жидкости. Это позволяет обеспечить защиту объектов больших геометрических размеров и сложных форм (например, силового маслонаполненного трансформатора) с меньшим расходом распыляемой жидкости.

Предметом изобретения является распылитель жидкости, содержащий полый корпус в форме цилиндра, снабженный патрубком подвода жидкости и парой форсунок, сформированных в аксиальных каналах, выполненных в стенке корпуса и сообщенных с его внутренней полостью, при этом, в отличие от прототипа, форсунки сформированы на одной образующей цилиндрического корпуса, расстояние между форсунками в 8÷40 раз превышает ширину аксиального канала, патрубок подвода жидкости размещен между форсунками на боковой поверхности корпуса с противоположной стороны, а аксиальные каналы сообщены с внутренней полостью корпуса кольцевыми канавками, ширина которых равна 0,5÷1,5 ширины аксиального канала.

Это позволяет получить указанный выше технический результат.

Развитие изобретения состоит в том, что корпус снабжен дополнительной парой форсунок, сформированных на его образующей корпуса, сдвинутой на угол не более 30°.

Это позволяет дополнительно увеличить орошаемую площадь распыления без увеличения расхода жидкости.

Осуществление изобретения с учетом его развития

Осуществление изобретения поясняет чертеж, на котором изображен распылитель в продольном разрезе. На фигуре показаны полый цилиндрический корпус 1, две форсунки 2, сформированные в аксиальных каналах 3 путем проточки стенки корпуса 1. Каналы 3 выполнены в стенке корпуса 1 и сообщены с внутренней полостью корпуса 1 кольцевыми канавками 4. Патрубок 5 подвода жидкости размещен между форсунками 2 на боковой поверхности корпуса 1 с диаметрально противоположной по отношению к форсункам 2 стороны.

Форсунки 2 сформированы на одной образующей цилиндрического корпуса 1 так, что расстояние между форсунками 2 в 8÷40 раз превышает ширину канала 3. Ширина кольцевых канавок 4 составляет 0,5÷1,5 ширины канала 3.

На другой образующей цилиндрического корпуса, сдвинутой на угол не более 30° относительно образующей цилиндра, на которой расположены форсунки 2, может быть сформирована дополнительная пара форсунок (не показанная на фигуре).

Распылитель работает следующим образом.

Рабочая жидкость, например вода, подается в полость корпуса 1 через патрубок 5 под давлением 0,3÷1,0 МПа.

Через кольцевые канавки 4 в каналы 3 и к выходным отверстиям форсунок 2 устремляются встречные потоки жидкости. После столкновения этих потоков в каналах 3 они истекают из распылителя через форсунки 2. При этом происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелен от разных форсунок 2.

При взаимодействии с окружающей атмосферой жидкость, истекающая из каждой форсунки 2, дробится на мелкие капли.

Благодаря тому, что расстояние L между форсунками 2 лежит в пределах 8÷40 диаметров канала 3, окружающий воздух засасывается в зазор между потоками, генерируемыми форсунками 2, размещенными по разные стороны патрубка 5. При этом в зазоре образуются парные противонаправленные вихри эжектируемого газа, которые усиливают интенсивность взаимодействия потоков за счет их турбулизации и столкновений, вызывающих вторичное дробление капель.

Уменьшение расстояния L меньше 8 диаметров каналов 3 приводит к коагуляции и укрупнению распыляемых капель за счет снижения количества подсасываемого истекающими струями жидкости окружающего воздуха. При этом неоправданно увеличивается расход распыляемой жидкости.

Увеличение расстояния L свыше 40 диаметров каналов 3 приводит к снижению взаимодействия потоков капель, генерируемых отдельными форсунками 2, к отсутствию парных вихрей воздуха эжектируемого жидкостными потоками и вторичного дробления капель при их столкновении в газожидкостном потоке и, как следствие, к появлению неорошенных областей на защищаемой площади.

Размещение патрубка 5 подвода жидкости между форсунками 2 обеспечивает одинаковые условия подвода жидкости к форсункам и тем самым способствует равномерности орошения защищаемого объекта, необходимой для минимизации расхода жидкости. Симметричное расположение патрубка 5 между форсунками 2 является оптимальным в этом смысле.

Наилучшие условия подвода рабочей жидкости к каналам 3 распылителя достигаются при ширине кольцевых канавок 4, равной 0,5÷1,5 ширины канала 3. При меньшей ширине канавок 4 жидкость в каналы 3 будет поступать с большим гидравлическом сопротивлением, а следовательно, с большими потерями энергии, что приведет к снижению скорости потока на выходе из форсунок 2, и, как следствие, к меньшей дальнобойности. При большей ширине канавок 4 неоправданно увеличатся геометрические размеры распылителя, его вес и количество материалов для его изготовления.

В результате совокупного использования вышеописанных особенностей конструкции, распылитель формирует тонкораспыленный и равномерно распределенный поток капель, орошающий расширенную площадь без увеличения расхода жидкости.

При аналогичном формировании дополнительной пары форсунок (со своими каналами 3) на другой образующей цилиндрического корпуса 1, сдвинутой на угол не более 30° относительно первой, орошаемая площадь дополнительно увеличится (при заданном расходе жидкости) за счет столкновения и вторичного дробления капель, вылетающих из форсунок 2 и из сдвинутой дополнительной пары форсунок. При сдвиге более 30° взаимодействие потоков ослабляется и не обеспечивает дополнительного вторичного дробления капель жидкости.

Были проведены сравнительные испытания распылителей жидкости, изготовленных по патенту RU 2150336 и согласно настоящему изобретению. На защищаемой площади 27,3 м² в форме круга оба испытываемых распылителя обеспечивали интенсивность орошения 0,025 дм³/м². При проведении испытаний задавалась требуемая интенсивность орошения 0,06 дм³/м²с и защищаемая площадь в форме прямоугольника размерами 6 м × 8 м=48 м².

Для обеспечения такой защиты с полным перекрытием защищаемой поверхности оказалось необходимым использовать 8 распылителей по патенту RU 2150336 или только один заявляемый распылитель (выполненный с учетом развития данного изобретения).

Результаты испытаний приведены в таблице. Как видно из таблицы, в случае использования распылителя по настоящему изобретению расход воды уменьшился более чем в два раза за счет обеспечения равномерного орошения всей площади с заданной интенсивностью без образования областей избыточной интенсивности, неизбежных при использовании распылителей, выполненных по конструкции прототипа.