ФОРСУНКА Российский патент 1998 года по МПК B05B1/30 B05B1/34 B05B7/10 

Изобретение относится к устройствам для диспергирования жидкостей и суспензий к механическим (гидравлическим) форсункам и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в химической, металлургической и других.

Известна форсунка для распыливания жидкостей или суспензий, содержащая корпус, переходящий в сопловой канал и завихритель с лопастями, каждая лопасть которого закреплена на поворотном штоке.

угол регулирования лопастей завихрителя составляет 5-85^o к оси форсунки;
лопасти завихрителя расположены в один или несколько ярусов.

Лопасти во вкладышах могут быть плоскими или изогнутыми [1]
Однако форсунка не обеспечивает равномерность дисперсного состава факела распыла в процессе эксплуатации при изменении угла наклона лопастей в пределах от 5 до 45^o по отношению к осевой линии корпуса форсунки из-за ограниченной возможности регулирования кинетической энергии осевой струи среды; при изменении угла наклона лопастей в пределах от 45 до 85^o возрастает гидравлическое сопротивление форсунки и происходит перерасход энергии на диспергирование, как следствие вышесказанного; сложность обеспечения оптимальных условий распыливания жидкостей (или суспензий) в широком диапазоне изменения расходов и давлений при минимальных удельных затратах на распыливание.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является форсунка для распыливания жидких сред, содержащая корпус со входным отверстием и сопловым каналом для вывода среды, закрепленный в корпусе лопастной завихритель с центральным каналом для осевого потока среды, подвижный шток, две прилегающие друг к другу пластины, одна из которых подвижно, а другая неподвижно закреплена в корпусе над завихрителем и выполнена с отверстием, площадь сечения которого не больше 0,5 площади сечения корпуса и не меньшей 1,0 площади сечения соплового канала [2]
Недостатком известной форсунки является невозможность регулирования корневого угла раскрытия факела в широких пределах, а также недостаточная производительность по жидкости.

Задачей настоящего изобретения является саморегулирование корневого угла раскрытия факела и производительности форсунки по жидкости в широких пределах путем выполнения соплового канала для вывода среды из эластичного материала.

Поставленная задача решается тем, что в форсунке для распыливания жидких сред, содержащей корпус со входным отверстием и сопловым каналом для вывода среды, закрепленный в корпусе лопастной завихритель с центральным каналом для осевого потока среды, подвижный шток, две прилегающие друг к другу пластины, одна из которых подвижна, а другая неподвижно закреплена в корпусе над завихрителем и выполнена с отверстием, площадь сечения которого выбрана не больше 0,5 площади сечения корпуса и не меньше 1,0 площади сечения соплового канала, согласно изобретению, стенки соплового канала для вывода среды выполнены из эластичного материала.

Режим распыла среды обеспечивается регулированием площади сечения соплового отверстия ввода среды путем изменения его свободного сечения - перемещением подвижной пластины соплового отверстия ввода среды путем изменения его свободного сечения перемещением подвижной пластины соплового отверстия и, как следствие, изменения соотношения взаимодействующих масс осевой и закрученной на лопастях завихрителя струй потоков, а саморегулирование раскрытия корневого угла и повышение производительности форсунок выполнением соплового канала для вывода среды из эластичного материала.

Форсунка для распыливания жидких сред (см. чертеж) содержит корпус 1 со входным отверстием 2 и сопловым каналом 3 для вывода среды, закрепленный в корпусе лопастной завихритель 4 с центральным каналом для осевого потока среды, подвижный шток 5, две прилегающие друг к другу пластины 6 и 7, одна из которых подвижна, а другая неподвижно закреплена в корпусе 1 над завихрителем 4 и выполнена с отверстием 8.

Площадь сечения отверстия 8 выбрана не больше 0,5 площади сечения корпуса 1 и не меньше 1,0 площади сечения соплового канала 3.

Форма корпуса 1 форсунки может быть выполнена, например, в виде цилиндра или многогранника, имеющего три и более граней.

Стенки соплового канала 3 для вывода среды выполнены из эластичного материала, например, вакуумной резины, микропористой и т.д.

Для перемещения пластины 6 служит исполнительный механизм 9-10, соединенный со штоком 5.

В корпусе 1 выполнена камера 11 с тангенциальным вводом газового потока через штуцер 12.

Устройство работает следующим образом. Во входное отверстие 2 камеры форсунки подается поток жидкости (или суспензии). Поток проходит отверстие 8 и поступает в камеру 11 с тангенциальным вводом газового потока через штуцер 12. Часть потока закручивается с помощью лопастей завихрителя 4, а другая часть пропускается через свое осевое отверстие. Осевая струя разбивает вращающийся поток жидкости (или суспензии) внутри выходного соплового канала, выполненного из эластичного материала (например, из вакуумной резины), что обеспечивает интенсивное дробление жидкости, получение равномерного дисперсного состава факела распыла, развитой поверхности образующихся капель, а также саморегулирование раскрытия корневого угла распыла (18-22^o) и повышение производительности до 800-850 м³/ч.

При изменении технологических параметров (например, давления на форсунке или расхода распыливаемой жидкости) необходимо в процессе работы восстанавливать оптимальные режимы распыливания. Регулирование работы форсунки осуществляется автоматически, путем восстановления заданного постоянного давления за счет изменения проходного сечения отверстия 8, которое обеспечивается возвратно-поступательным перемещением пластины 6 при помощи штока 5, а саморегулирование раскрытия корневого угла распыла за счет изменения свободного сечения соплового канала 3 для вывода среды, выполненного из эластичного материала.

Анализ таблицы показывает, что данная конструкция форсунки позволяет обеспечить оптимальные условия распыливания жидкостей или суспензий в широком диапазоне по производительностям распыливаемых жидкостей (до 800-850 м³/ч) при минимальных удельных затратах энергии на распыливание жидкости. Кроме того, в процессе изменения технологических параметров, например, давления, подаваемой на охлаждение жидкости в производстве фосфорной кислоты, где проходили испытания данные конструкции форсунок, удавалось поддерживать заданные технологические режимы путем изменения свободного сечения соплового канала подачи диспергируемой среды и саморегулированием корневого угла раскрытия факела распыла путем изменения свободного сечения соплового канала вывода среды, выполненного из эластичного материала.

Форсунка по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позволяет обеспечить оптимальные условия распыливания жидкостей (или суспензии) в широком диапазоне расходов и давлений, при минимальных удельных затратах на распыливание и увеличить производительность по жидкой фазе. Устройство позволяет также без остановки технологического оборудования поддерживать заданные режимы тепломассопередачи путем саморегулирования раскрытия корневого угла факела распыла.

Использование: в процессах очистки отходящих газов, абсорбции и других тепло- и массообменных процессах в химической и смежных с ней отраслях промышленности. Сущность изобретения: в форсунке для распыливания жидких сред стенки соплового канала для вывода среды выполнены из эластичного материала, что обеспечивает саморегулирование корневого угла, угла раскрытия факела и повышение производительности форсунки по жидкой фазе при минимальных удельных затратах на распыливание. 1 табл., 1 ил.

Форсунка для распыливания жидких сред, содержащая корпус с входным отверстием и сопловым каналом для вывода среды, закрепленный в корпусе лопастной завихритель с центральным каналом для осевого потока среды, подвижный шток, две прилегающие одна к другой пластины, одна из которых подвижна, а другая неподвижно закреплена в корпусе над завихрителем и выполнена с отверстием, площадь сечения которого выбрана не больше 0,5 площади сечения корпуса и не меньше 1,0 площади сечения соплового канала, отличающаяся тем, что стенки соплового канала для вывода среды выполнен из эластичного материала.