СОПЛО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ СТРУИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1999 года по МПК B05B1/02 

Изобретение относится к установкам для разбрызгивания жидкостей, а именно к струеформирующим насадкам, и может быть использовано в установках для разрезания различных материалов высоконапорной струей жидкости.

Известно сопло для получения режущей струи жидкости, содержащее цилиндрический корпус с осевым каналом подачи жидкости, установленный на торце корпуса калибродержатель, втулку и калибр с выпускным каналом и конусообразной входной и цилиндрической частями, причем конусообразная входная часть канала калибра выполнена наклонной к оси калибра под углом не более половины угла конуса входной части канала, а цилиндрическая часть канала смещена относительно плоскости наклона конусообразной входной части канала на величину не более половины его диаметра. Однако хотя закрутка струи повышает ее кинетическую энергию, в то же время снижается ее дальнобойность, что сказывается на резании пакетов материала (а.с. СССР N 1245349, B 05 B 1/02, 1986).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является сопло для получения режущей струи жидкости, содержащее штуцер со сферическим торцом и осевым каналом подачи жидкости, закрепленный на штуцере держатель, установленный заподлицо в держателе вкладыш с наружной конической поверхностью и выпускным соплом цилиндрической формы с конической входной частью, охватывающую вкладыш втулку, примыкающую своим торцом к сферическому торцу штуцера, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца вкладыша (а.с. СССР N 942806, B 05 B 1/02 1980).

Недостатком данного сопла являются высокие гидравлические сопротивления и турбулентные возмущения около стенок внутреннего профиля сопла, выполненном во вкладыше, так как при сопряжении конической части с цилиндрической происходит образование пограничного слоя потока.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении режущих свойств струи жидкости.

Это достигается тем, что в сопле для получения режущей струи жидкости, содержащем штуцер со сферическим торцом и осевым каналом подачи жидкости, закрепленный на штуцере держатель, установленный заподлицо в держателе вкладыш с наружной конической поверхностью, охватывающую вкладыш втулку, примыкающую своим торцом к сферическому торцу штуцера, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца вкладыша, внутренней профиль вкладыша выполнен с коническорасходящейся выходной поверхностью и переходной коноидальной, размещенной между входной коническосходящейся и выходной коническорасходящейся поверхностями.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображено сопло для получения режущей струи жидкости; на фиг. 2 внутренний профиль вкладыша.

Сопло для получения режущей струи жидкости содержит штуцер 1 со сферическим торцом 2 и осевым каналом 3 подачи жидкости. На штуцере 1 закреплен держатель 4. В держатель 4 установлены заподлицо вкладыш 5 с коническосходящейся, переходной коноидальной и выходной коническорасходящейся внутренней поверхностью 6 и охватывающая вкладыш 5 втулка 7 из мягкого материала, например латуни. Втулка 7 контактирует с торцом 8, со сферическим торцом 2 штуцера 1, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца 9 вкладыша 5.

Профиль коноидального переходного участка определяют из выражения

где x - текущая координата, 0 ≤ х ≥ 1;
n - коэффициент поджатия переходного участка;
d_кр - наименьший диаметр профиля.

Чтобы избежать отрыва потока от стенок, угол раскрытия сопла выбирается в пределах 2...3 град.

Сопло для получения режущей струи жидкости работает следующим образом.

Вкладыш 5, изготавливаемый из изностойкого материала, например алмаза, эльбора, кварца или твердого сплава, и выполненный с конусной наружной поверхностью с углом 40^o, вставляют в латунную втулку 7. Латунную втулку 7 с вкладышем 5 устанавливают в держатель 4 конусной поверхностью, также равной 40^o. Верхний торец латунной втулки 7 прижимают к сферическому торцу 2 штуцера 1 и к конусной поверхности держателя 4.

Геометрия переходного участка внутреннего профиля вкладыша 5 направлена на обеспечение безотрывного течения потока жидкости при прохождении ею сходящейся и расходящейся конической части, исключая возможность расширения потока. Это обеспечивает, из условия неразрывности установившегося течения, коноидальный профиль переходного участка.

Согласно приведенной конструкции, рабочая жидкость при переходе от начального сечения I-I к сечению II-II сужается по коническому профилю, после чего плавно переходит по коноидальной образующей к минимальному сечению III-III и по пути от минимального сечения III-III к сечению IV-IV подвергается плавному расширению. Эта геометрия позволяет получить минимальную толщину пограничного слоя в сопле, уменьшить потенциал отрыва пограничного слоя струи, снизить уровень кавитации. Плавное расширение выходного участка вкладыша 5 в форме диффузора дает возможность использовать избыток давления в критическом сечении для разгона звукового потока в сверхзвуковой.

Предлагаемое сопло для получения режущей струи жидкости позволяет повысить режущие свойства струи.

Внутренний профиль вкладыша выполнен с коническорасходящейся выходной поверхностью и переходной коноидальной, размещенной между входной коническосходящейся и выходной коническорасходящейся поверхностями. Сопло обеспечивает повышение режущих струй жидкости. 2 ил.

Сопло для получения режущей струи жидкости, содержащее штуцер со сферическим торцом и осевым каналом подачи жидкости, закрепленный на штуцере держатель, установленный заподлицо в держателе вкладыш с наружной конической поверхностью, охватывающую вкладыш втулку, примыкающую своим торцом к сферическому торцу штуцера, расположенного с зазором относительно обращенного к нему торца вкладыша, отличающееся тем, что внутренний профиль вкладыша выполнен с коническорасходящейся выходной поверхностью и переходной коноидальной, размещенной между входной коническосходящейся и выходной коническорасходящейся поверхностями.