МЕХАНИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1998 года по МПК F23D11/04 

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности для распыления жидкого топлива или распыления жидкости в факел топочного устройства.

Известна механическая форсунка, содержащая ствол для подачи жидкости, головку с выходным отверстием, примыкающую к выходному концу ствола, завихритель (А.И. Карабин и др. Сжигание жидкого топлива, М.: Металлургия, 1966, стр. 116, рис. 31).

Эта форсунка обладает низкой эффективностью работы.

Вследствие того, что форсунка не имеет никаких элементов, выравнивающих скорость жидкости, выходящей из канавок завихрителя, со скоростью жидкости, выходящей между канавками, на выходе из форсунки образуется неравномерный факел распыления, а именно образуются "перья" по числу канавок распылителя, где плотность капель максимальна, и промежутки между "перьями", где плотность капель мала или практически равна нулю. В результате при сжигании жидкого топлива получается разорванный факел, а при подаче жидкости с целью ее испарения наблюдается проскок капель через факел.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой является механическая форсунка, содержащая ствол для подачи жидкости, головку с выходным отверстием, примыкающую к выходному концу ствола, завихритель, установленную между завихрителем и выходным отверстием вплотную к внутренней боковой стенке шайбу с центральным отверстием, вытеснитель, установленный между шайбой и выходным отверстием с зазорами к шайбе и боковой и торцевой внутренним поверхностям головки, при этом завихритель выполнен улиточным и снабжен центральным стержнем, а шайба установлена вокруг стержня с радиальным зазором к нему (а.с. СССР N 863003, B 05 B 1/34, 1981).

Эта форсунка также обладает низкой эффективностью работы.

Вследствие того, что завихритель выполнен улиточным и снабжен центральным стержнем, поток жидкости, поступающий от улиточного (тангенциального) ввода в кольцевой зазор между центральным стержнем и боковой поверхностью головки, движется по винтовой линии с явно выраженным максимумом скоростей. При истечении из выходного отверстия этот максимум сохраняется, что приводит при сжигании жидкого топлива к разрыву факела, а при подаче жидкости с целью ее испарения к проскоку капель через факел. Установка шайбы вокруг центрального стержня мало что меняет по существу, лишь слегка ослабляя неравномерность.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы форсунки за счет создания на выходе из форсунки равномерного факела распыления.

Для решения поставленной задачи в механической форсунке, содержащей ствол для подачи жидкости, головку с выходным отверстием, примыкающую к выходному концу ствола, завихритель, установленный между завихрителем и выходным отверстием вплотную к внутренней боковой стенке головки шайбу с центральным отверстием, вытеснитель, установленный между шайбой и выходным отверстием с зазорами к шайбе и боковой и торцевой внутренним поверхностям головки, согласно изобретению, завихритель выполнен винтовым, а шайба установлена относительно торцевой поверхности завихрителя с осевым зазором, образующим радиальный канал.

Благодаря тому, что завихритель выполнен винтовым, а шайба установлена относительно торцевой поверхности завихрителя с осевым зазором, образующим радиальный канал, потоки жидкости, выходящие из канавок завихрителя, направляются от периферии к центру. При этом происходит резкое увеличение их скорости в соответствии с формулой W_ц = W_п • (R_п/R_ц), где W_ц и W_п - тангенциальные скорости в центре и на периферии; R_ц и R_П - радиусы движения жидкости в центре и на периферии. Резкое увеличение скорости создает большие градиенты между скоростями жидкости, выходящей из канавок завихрителя, и жидкости, расположенной между канавками, а это приводит к быстрому выравниванию скоростей после поворота жидкости в отверстии шайбы и равномерному истечению из отверстия головки.

На чертеже изображен продольный разрез форсунки.

Форсунка содержит ствол 1 для подачи жидкости и головку 2 с установленными в ней винтовым завихрителем 3, шайбой 4 и вытеснителем 5.

Форсунка работает следующим образом. По стволу 1 осуществляют подачу жидкости, которая, пройдя по каналам многозаходного завихрителя 3, поступает в радиальный зазор между завихрителем 3 и шайбой 4. При этом тангенциальная скорость жидкости возрастает с уменьшением диаметра вращения и одновременно возрастает градиент скорости между струями жидкости, выходящей из канавок, и слоями жидкости, расположенными между ними. Скорости жидкости выравниваются особенно значительно как при подходе к центральному отверстию, так и на выходе из него. После этого жидкость поступает в зазор между шайбой 4 и вытеснителем 5, где выравнивание скоростей продолжается. Зазор между вытеснителем 5 и внутренней торцевой поверхностью головки 2 служит для подготовки жидкости к выбросу из выходного отверстия и окончательному выравниванию скоростей.

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности для распыления жидкого топлива или распыления жидкости в факел топочного устройства. Повышение эффективности работы форсунок за счет создания на выходе из форсунки равномерного факела распыления достигается тем, что в механической форсунке, содержащей ствол для подачи жидкости, головку с выходным отверстием, примыкающую к выходному концу ствола, завихритель, установленную между завихрителем и выходным отверстием вплотную к внутренней боковой стенке головки шайбу с центральным отверстием, вытеснитель, установленный между шайбой и выходным отверстием с зазорами к шайбе и боковой и торцевой внутренним поверхностям головки, завихритель выполнен винтовым, а шайба установлена относительно торцевой поверхности завихрителя с осевым зазором, образующим радиальный канал. 1 ил.

Механическая форсунка, содержащая ствол для подачи жидкости, головку с выходным отверстием, примыкающую к выходному концу ствола, завихритель, установленную между завихрителем и выходным отверстием вплотную к внутренней боковой стенке головки шайбу с центральным отверстием, вытеснитель, установленный между шайбой и выходным отверстием с зазорами к шайбе и боковой и торцевой внутренним поверхностям головки, отличающаяся тем, что завихритель выполнен винтовым, а шайба установлена относительно торцевой поверхности завихрителя с осевым зазором.