ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1995 года по МПК B05B5/00 

Изобретение относится к энергетике и предназначено для распыливания жидкостей и водоугольного топлива.

Известна форсунка с распыливанием жидкости, в которой струя подводится в соосный газовый поток [1] Принцип работы газовых форсунок связан с возникновением на поверхности раздела газа и жидкости неустойчивых волн, в результате чего струя (пленка) распадается на капли.

Недостатком известной конструкции форсунки является небольшой корневой угол факела, причем с ростом размера жидкостного сопла и расхода жидкости резко ухудшается качество распыливания. Поэтому для распыливания заданного секундного расхода жидкости приходится устанавливать несколько сопел, что усложняет конструкции форсунок и ее эксплуатацию.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является пневматическая форсунка, содержащая корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостной и газовой каналы, газовое и жидкостное кольцевые сопла, переходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного торца штока, выполненного в виде тела вращения с выпуклой криволинейной наружной поверхностью, и имеющую выходной участок у основания торца штока [2]
Струя жидкости в виде конической пленки подается под углом в набегающий высокоскоростной попутный газовый поток, под действием которого на свободной поверхности его возникает ветровая неустойчивость. В результате этого такая струя распадается на капли. В этой форсунке поверхностная энергия вытекающей струи жидкости невелика. Необходимая степень диспергирования может быть достигнута только за счет уменьшения толщины струи и увеличения скорости газового потока.

Таким образом, недостатком известной форсунки является малая дисперсность при больших расходах жидкого топлива.

Цель изобретения повышение дисперсности при больших расходах жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что форсунка, представляющая собой корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостной и газовый каналы, жидкостное и газовое кольцевые сопла, переходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного торца штока, выполненного в виде тела вращения с выпуклой криволинейной наружной поверхностью и имеющую выходной участок у основания торца штока, согласно изобретению криволинейная поверхность торцового участка штока выполнена сферической, а выходной участок камеры смешения расположен в зоне миделя сферической поверхности.

На чертеже приведена схема форсунки.

Форсунка содержит корпус 1, газовое сопло 2, жидкостное сопло 3. шток 4, камеру смешения 5. При условии, если режимы форсунки время от времени изменяются, ширина щелей жидкостного или газового сопла изменяется за счет перемещения соответствующих элементов форсунки вдоль оси форсунки.

Пневматическая форсунка содержит корпус 1 с размещенным по оси корпуса штоком 2. В корпусе выполнены охватывающие шток 2 жидкостной 3 и газовый 4 каналы, переходящие в сопла 5, 6 соответственно жидкостное и газовое.

В свою очередь, жидкостное и газовое сопла переходят в камеру 7 смешения, образованную внутренней поверхностью корпуcа 1 и наружной криволинейной поверхноcтью 8 выходного участка торца штока 2. Криволинейная поверхность 8 торцового участка штока 2 выполнена сферической, а выходной участок камеры 9 камеры 7 смешения расположен в зоне миделя сферической поверхности 8.

Пневматическая форсунка работает следующим образом.

Струя жидкости, вытекающая из жидкостного сопла 5, в силу эффекта Коанда прилегает к обтекаемой стенке сферической поверхности штока 2.

С удалением от сопла 3 амплитуда волн довольно быстро нарастает и, начиная с некоторого расстояния от него, до того монолитная струя распадается на пластинчатые струйки. Таким образом, вытекающая струя жидкости распадается на большое число тонких пластинчатых струек, в результате чего поверхностная энергия струи существенно увеличивается. В газовом потоке при условии, что скорость газа много больше скорости жидкости каждая струйка продольно обдувается с двух сторон. Неустойчивость такой струи, хотя и имеет ту же природу, что неустойчивость Гельмгольца, однако развивается более интенсивно (неустойчивость флага), чем при обтекании поверхности с одной стороны. В силу этой неустойчивости пластинчатые струйки жидкости распадаются на мелкие капли.

Выполнение торцового участка штока 2 сферическим позволяет повысить поверхностную энергию пристенной струи, что повышает дисперсность распыливания. Камера 7 смешения не допускает выхода газа за пределы жидкостной струи. Благодаря камере смешения весь газ уходит в зазоры между вторичными пластинчатыми струйками жидкости. Вследствие этого повышается также дисперсность распыливания. Кроме того, камера смешения формирует брызговой факел. Выбирая расположение задней кромки выходной части камеры смешения относительно миделя сферической поверхности штока, удается управлять корневым углом факела. Наконец, жидкостной канал в области больших скоростей жидкости имеет прямолинейные стенки, а внутри камеры смешения жидкость омывает выпуклую стенку, благодаря чему частицы, содержащиеся в жидкости, под действием центральных сил уходят от стенки. Поэтому в тех случаях, когда жидкость содержит твердые частицы (например, водоугольное топливо), не происходит абразивного разрушения стенок форсунки.

Использование: распыливание жидкостей и водоугольного топлива при повышении дисперсности при больших расходах жидкости. Сущность изобретения: криволинейная поверхность 8 торцового участка штока 2 выполнена сферической. Выходной участок камеры 7 смещения расположен в зоне миделя сферической поверхности. 1 ил.

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА, содержащая корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостной и газовый каналы, жидкостное и газовое кольцевые сопла, проходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного торца штока, выполненного в виде тела вращения с выпуклой криволинейной поверхностью, и имеющую входной участок у основания торца штока, отличающаяся тем, что, с целью повышения дисперсности при больших расходах жидкости, криволинейная поверхность торцевого участка штока выполнена сферической, а выходной участок камеры смешения расположен в зоне миделя сферической поверхности.