Результат интеллектуальной деятельности: ВИХРЕВАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА

Изобретение относится к средствам распиливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является форсунка по патенту РФ №2509261, F02С 7/24, содержащая корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой (прототип).

Недостатком известной форсунки является то, что она не обеспечивает высокой степени распыла жидкости.

Технический результат - повышение эффективности распыления жидкости.

Это достигается тем, что в вихревой пневматической форсунке, содержащей корпус, в который запрессован шнек, и элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, а внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку с правой или левой нарезкой, при этом между внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека образована винтовая внешняя полость, соединенная посредством трубки с источником сжатого воздуха, а внутри шнека выполнено отверстие с левой или правой винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, при этом направление винтовой нарезки отверстия, выполненного внутри шнека, противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями, и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку с образованием цилиндрической камеры, выполняющей функции демпферной емкости для равномерной подачи сжатого воздуха в винтовую внешнюю полость, причем в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, служащим для демпфирования гидравлических ударов в случаях неравномерной подачи жидкости, а винтовая внешняя полость соединена посредством трубки с источником сжатого воздуха, при этом трубка выполнена с байпасным подводом сжатого воздуха в диффузор, который жестко прикреплен к торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса, при этом к торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса прикреплен также осесимметрично и соосно ее корпусу конфузор 16, выполненный в виде полой втулки по форме усеченного конуса с по крайней мере тремя дроссельными отверстиями, равномерно расположенными на ее внешней поверхности, при этом выходные сечения диффузора и конфузора соединены оболочкой, выполненной в виде поверхности усеченного конуса, причем большее основание поверхности усеченного конуса расположено в плоскости среза диффузора, а в образовавшуюся таким образом полость, ограниченную поверхностями диффузора, конфузора и соединяющей их оболочкой в виде поверхности усеченного конуса, вставлен байпасный подвод сжатого воздуха.

На чертеже изображен общий вид вихревой пневматической форсунки для распыливания жидкостей.

Вихревая пневматическая форсунка состоит из корпуса, состоящего из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки 5 большего диаметра и втулки 4 меньшего диаметра. Внутри втулки 4 меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек 1, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее. Внешняя поверхность шнека 1 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. При этом между внутренней поверхностью втулки 4 меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека 1 образована винтовая внешняя полость 3, соединенная посредством трубки 12 с источником сжатого воздуха, например компрессором (на чертеже не показано).

Внутри шнека 1 выполнено отверстие 2 с левой (или правой) винтовой нарезкой, соединенное с трубкой 9 для подвода жидкости под давлением. При этом направление винтовой нарезки отверстия 2, выполненного внутри шнека 1, может быть противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека. Во втулке 5 большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка 7, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями и которая жестко закреплена во втулке 5 большего диаметра, например посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку 6 с образованием цилиндрической камеры 10, выполняющей функции демпферной емкости для равномерной подачи сжатого воздуха в винтовую внешнюю полость 3.

В цилиндрической полости фасонной втулки 7 расположен свободный конец трубки 9 для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце 8, служащим для демпфирования гидравлических ударов в случаях неравномерной подачи жидкости. В торцевой поверхности фасонной втулки 7 выполнены глухие отверстия 11 под ключ.

Винтовая внешняя полость 3 соединена посредством трубки 12 с источником сжатого воздуха, например компрессором (на чертеже не показано). Трубка 12 выполнена с байпасным подводом 13 сжатого воздуха в диффузор 15, который жестко прикреплен к торцевой части втулки 4 меньшего диаметра корпуса. К торцевой части втулки 4 меньшего диаметра корпуса форсунки также осесимметрично и соосно ее корпусу прикреплен конфузор 16, выполненный в виде полой втулки по форме усеченного конуса с по крайней мере тремя дроссельными отверстиями 14, равномерно расположенными на ее внешней поверхности.

Выходные сечения диффузора 15 и конфузора 16 соединены оболочкой 17, выполненной в виде поверхности усеченного конуса, причем большее основание поверхности усеченного конуса расположено в плоскости среза диффузора 15. В образовавшуюся таким образом полость 18, ограниченную поверхностями диффузора 15, конфузора 16 и соединяющей их оболочкой 17 в виде поверхности усеченного конуса, вставлен байпасный подвод 13 сжатого воздуха. При этом сжатый воздух поступает по двум направлениям: первое - через винтовую внешнюю полость 3, а второе - через дроссельные отверстия 14 конфузора 16, навстречу первому направлению, при этом образуется взаимодействие вращающихся потоков и происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости и воздуха (внешнего и внутреннего).

Вихревая пневматическая форсунка для распыливания жидкостей работает следующим образом.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию трубки 9 в отверстие 2 с винтовой нарезкой, образуя внутренний вращающийся поток жидкости, а подача сжатого воздуха осуществляется в винтовую внешнюю полость 3, образуя внешний вращающийся поток воздуха.

На выходе из форсунки встречаются два вращающихся потока, причем один поток, внутренний - жидкости, совершает вращение в сторону, противоположную внешнему потоку воздуха. При взаимодействии вращающихся потоков на выходе из форсунки происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в попутных или противоположно вращающихся потоках жидкости и воздуха (внешнего и внутреннего). При этом суммарный мелкодисперсный вращающийся поток на выходе может иметь направление вращения, которое определяется гидравлическим сопротивлением соответственно внешней или внутренней винтовых полостей, а может быть стационарным, в случае противоположного направления вращения потоков, и равенства их приведенных массовых скоростей.

Шнек 1 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. При среднем давлении жидкости, подаваемой через цилиндрическое отверстие в трубке 9 под давлением 6…9 МПа, обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости.

Возможен вариант, когда в срезе диффузора 15 установлен рассекатель 19 потока жидкости, выполненный в виде цилиндрической оболочки с перфорированным диском 20, закрепленным на ее выходном сечении.