ФОРСУНКА Российский патент 2003 года по МПК B05B1/34 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для диспергирования жидкой фазы при подаче ее в тепломассообменные аппараты, в частности в жидкостные охладители типа градирен.

Известна струйно-вихревая форсунка, содержащая корпус, завихритель и средство создания осевого потока (а.с. СССР 686774, МПК В 05 В 1/34, 1979). Форсунка позволяет повысить надежность работы особенно при работе с жидкостями, содержащими механические и другие включения. Недостатком конструкции является то, что в форсунке происходит динамическое взаимодействие различных потоков жидкости (по их направлениям), что является причиной высокого гидравлического сопротивления форсунки и уменьшения ее производительности.

Также известна струйно-вихревая форсунка, содержащая корпус с камерой завихрения, сопло и средство создания осевого потока. Она надежно работает на технологических жидкостях, содержащих механические включения (а.с. СССР 657858, МПК В 05 В 1/34, 1979). Недостатком является повышенное гидравлическое сопротивление из-за отсутствия осевого канала в завихрителе, а создание осевого потока радиальными пазами недостаточно эффективно.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является форсунка с осевым подводом жидкости, содержащая корпус с камерой завихрения и соплом, завихритель с наклонными периферийными каналами, причем средство для создания осевого потока выполнено в виде радиальных пластин на торцевой поверхности завихрителя, обращенной к соплу (а.с. 759144, МПК В 05 В 1/34, 1980). Недостатком этой форсунки является невысокая производительность из-за малой осевой составляющей в расходе при отсутствии центрального канала.

Техническим результатом изобретения являются: повышение производительности форсунки, уменьшение гидравлических потерь, создание однородного (по дисперсности капель) заполненного факела жидкости.

Для достижения технического результата камера смешения выполнена с цилиндрическим участком, переходящим в расширяющийся конический участок, обращенный к вкладышу-завихрителю. выполненному с центральным каналом, при этом периферийные каналы вкладыша-завихрителя имеют участок, наклоненный к оси, угол наклона которого составляет 15-20^o, а радиальные ребра на торце вкладыша-завихрителя, обращенном к соплу, выполнены дугообразными, причем расположенный перед соплом участок камеры выполнен коническим.

Применение изобретения позволит повысить производительность форсунки при снижении гидравлических потерь, а также создать заполненный однородный факел разбрызгиваемой жидкости.

Выполнение вкладыша-завихрителя с центральным каналом в дополнение к периферийным каналам повышает пропускную способность форсунки, т.е. ее производительность. Наличие же осевой составляющей в потоке жидкости способствует получению на выходе устойчивого заполненного факела жидкости.

Выполнение камеры смешения с цилиндрическим участком, переходящим в расширяющийся конический участок, обращенный к вкладышу-завихрителю. способствует созданию повышенного давления по уравнению Бернулли для продвижения жидкости через каналы вкладыша-завихрителя, особенно, если жидкость имеет механические примеси.

Для создания закрученного потока, приводящего к заполненности и устойчивости факела разбрызгиваемой жидкости выполнены периферийные каналы во вкладыше-завихрителе, имеющие участок, наклоненный к оси под утлом 15-20^o. Этот угол наклона является оптимальным. Больший угол наклона будет способствовать увеличению окружной составляющей скорости потока, а это будет сдерживать продвижение жидкости в осевом направлении. Это движение по окружности будет "сносить" осевой поток и больший объем жидкости придет во вращательное движение. Меньший угол наклона уменьшает устойчивость и заполненность факела разбрызгиваемой жидкости.

Осевая составляющая потока увеличивается, а вместе с ней и производительность форсунки за счет выполнения радиальных ребер на торце вкладыша-завихрителя дугообразными: этим достигается переориентация части вращающегося потока.

Перед выходом потока с устойчивой осевой составляющей расхода из сопла участок камеры выполнен коническим, что приводит к увеличению выходной скорости (по уравнению Бернулли) и окончательному формированию факела жидкости.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена форсунка в осевом разрезе; общий вид; на фиг.2 - вкладыш-завихритель, виды спереди и сбоку; на фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.2.

Форсунка содержит корпус 1 с камерой смешения 2, сопло 3, вкладыш-завихритель 4 с центральным 5 и периферийными каналами 6. На торце вкладыша-завихрителя 4 выполнены дугообразные радиальные ребра 7, а перед соплом - конический участок 8.

Форсунка работает следующим образом.

Вдоль оси форсунки жидкость поступает в цилиндрический участок камеры смешения 2, переходящий в расширяющийся конический участок. На этом участке скорость потока уменьшается, а давление согласно уравнению Бернулли возрастает. Благодаря этому жидкость продавливается через центральный 5 и периферийные каналы 6, на выходе из которых жидкость приобретает интенсивное поступательно-вращательное движение. Жидкость частично затормаживается дугообразными радиальными ребрами 7 и формируется дополнительно осевой поток. Созданный поступательно-вращательный поток попадает в сужающийся участок 8, в котором возрастает скорость жидкости перед выходом из сопла 3.

Расчеты и натурные испытания модельных форсунок показали возможность получения в предлагаемой форсунке полностью заполненного однородного по дисперсности капель факела, который обеспечит требуемую степень орошения насадки, например, в градирнях, скрубберах и т.п.

Источники информации
1. А.с. СССР 686774, МПК В 05 В 1/34, 1979.

2. А.с. СССР 657858, МПК В 05 В 1/34, 1979.

3. А.с. СССР 759144, МПК В 05 В 1/34, 1980.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для диспергирования жидкой фазы при подаче ее в тепломассообменные аппараты, в частности в жидкостные охладители типа градирен. Форсунка содержит корпус с камерой смешения, сопло и вкладыш-завихритель. Вкладыш-завихритель выполнен с каналами по периферии, с центральным каналом и с радиальными ребрами на торце, обращенном к соплу. Камера смешения выполнена с цилиндрическим участком, переходящим в расширяющийся конический участок, обращенный к вкладышу-завихрителю. Периферийные каналы вкладыша-завихрителя имеют участок, наклоненный к оси, угол наклона которого составляет 15-20^o. Радиальные ребра на торце вкладыша-завихрителя выполнены дугообразными. Расположенный перед соплом участок камеры выполнен коническим. Изобретение позволяет повысить производительность форсунки, уменьшить гидравлические потери, создать однородный заполненный факел жидкости. 3 ил.

Форсунка, содержащая корпус с камерой смешения, сопло и вкладыш-завихритель, выполненный с каналами по периферии и с радиальными ребрами на торце, обращенном к соплу, отличающаяся тем, что камера смешения выполнена с цилиндрическим участком, переходящим в расширяющийся конический участок, обращенный к вкладышу-завихрителю, выполненному с центральным каналом, при этом периферийные каналы вкладыша-завихрителя имеют участок, наклоненный к оси, угол наклона которого составляет 15-20^o, а радиальные ребра на торце вкладыша-завихрителя выполнены дугообразными, причем расположенный перед соплом участок камеры выполнен коническим.