ЩЕЛЕВОЕ СОПЛО ДЛЯ ОРОШЕНИЯ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТЬЮ ИЗДЕЛИЯ, ПОЛУЧЕННОГО СПОСОБОМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ Российский патент 2003 года по МПК B05B1/04 

Изобретение относится к распылительному соплу для орошения охлаждающей жидкостью изделия, полученного способом непрерывной разливки, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Как известно, при непрерывной разливке, в частности непрерывной разливке стали, за счет охлаждения металлического расплава в кристаллизаторе получают изделие, непрерывно вытягиваемое из кристаллизатора в виде слитка, поверхность которого образована затвердевшей коркой и который имеет еще жидкую сердцевину из металлического расплава. После выхода из кристаллизатора слиток транспортируют через зону вторичного охлаждения, в которой его орошают охлаждающей жидкостью, как правило, водой, с тем, чтобы вплоть до окончательного затвердевания отобрать у него тепло и довести его до нужной для дальнейшей обработки температуры.

Поскольку вторичное охлаждение непосредственно вызывает затвердевание слитка или воздействует на него, процесс вторичного охлаждения и необходимые для его осуществления устройства являются решающими для качества конечной продукции. Особое значение имеют компоненты, используемые для распределения охлаждающей жидкости, в частности распылительные сопла.

Различные параметры, характеризующие процесс вторичного охлаждения, по-разному сказываются на затвердевании слитка и в зависимости от применения должны быть оптимизированы по разным критериям.

Особое значение имеют интенсивность вторичного охлаждения, которая определяет скорость роста оболочки слитка и которую в зависимости от применения устанавливают более или менее "жестко" или "мягко", и пространственное распределение плотности нагружения охлаждающей жидкостью, которая (плотность) должна быть как можно более равномерной, с тем чтобы обеспечить как можно более равномерный рост оболочки слитка.

Распылительные сопла, используемые на тракте вторичного охлаждения для распыления охлаждающей жидкости, оптимизируют обычно в отношении требований к интенсивности вторичного охлаждения и равномерности нагружения охлаждающей жидкостью. Факторами, определяющими интенсивность вторичного охлаждения, являются при этом кинетическая энергия распыленных капель охлаждающей жидкости и, в частности, плотность нагружения охлаждающей жидкостью. Решающим для равномерности плотности нагружения охлаждающей жидкостью является не только равномерность распределения капель в распыленной струе, созданной отдельным распылительным соплом. Важным для равномерности плотности нагружения охлаждающей жидкостью является также угловое распределение траекторий капель. Угловое распределение определяет форму и величину орошаемой распыленной струей поверхности слитка. В зоне вторичного охлаждения требуется, однако, множество распылительных сопел, с тем чтобы покрыть охлаждающей жидкостью всю охлаждаемую поверхность слитка. Распыленные струи отдельных сопел накладывают поэтому соответствующим образом друг на друга. Угловое распределение траекторий капель отдельного распылительного сопла является, следовательно, решающим фактором равномерности плотности нагружения охлаждающей жидкостью при наложении множества распыленных струй.

Известные полноконусные сопла создают распыленные струи с конусообразным угловым распределением траекторий капель. Из-за своей конической формы распыленные струи нескольких полноконусных сопел не могут полностью покрывать большие орошаемые поверхности; наложение нескольких распыленных струй приводит к большой неравномерности плотности нагружения охлаждающей жидкостью.

Из патента США 3072346 известно распылительное сопло со всеми признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения. Это распылительное сопло содержит корпус с вращательно-симметричной вокруг его продольной оси смесительной камерой, снабженной двумя входными отверстиями, через которые поступает жидкость, образуя первый и второй потоки, и расположенным ниже по течению выходным отверстием для распыленной струи. За исключением формы выходного отверстия, это сопло обладает существенными признаками известного типа полноконусного сопла: оба входных отверстия интегрированы в направляющую структуру для поступающих в смесительную камеру потоков жидкости таким образом, что потоки жидкости при попадании в смесительную камеру дополнительно к составляющей скорости в направлении выходного отверстия приобретают составляющую скорости по касательной к стенке смесительной камеры. Из-за этой касательной составляющей скорости оба потока жидкости после входа в смесительную камеру объединяются в один направленный к выходному отверстию поток жидкости, который имеет завихрение вокруг продольной оси корпуса сопла. Хотя описанное в патенте США 3072346 распылительное сопло имеет, как обычное полноконусное сопло, круглое выходное отверстие, однако выходное отверстие со стороны выхода воронкообразно расширяется так, что выходящая распыленная струя искажается в направлении диагоналей квадрата. Вследствие такой формы выходного отверстия сопло создает распыленную струю с приблизительно квадратным распределением капель - по отношению к плоскости перпендикулярно продольной оси корпуса сопла.

Недостаток этого распылительного сопла заключается в том, что форма распределения капель распыленной струи из-за выраженного завихрения по мере роста входного давления жидкости все больше и больше искажается. Поэтому такое сопло не отвечает требованиям, предъявляемым на тракте вторичного охлаждения к равномерности плотности нагружения охлаждающей жидкостью.

Другой недостаток этого сопла следует усматривать в том, что распыленная им струя имеет приблизительно квадратное распределение капель только в одной плоскости распыления, которая должна быть удалена от выходного отверстия не очень далеко, обычно не более чем на 20 см. Из-за небольшого рабочего расстояния требуется большое число распылительных сопел такого рода, с тем чтобы орошать большие поверхности достаточно равномерно.

В патенте США 4988043 описано плоскоструйное сопло. Оно имеет сквозной канал для распыляемой жидкости с выходной щелью для распыленной струи. Распыленная струя веерообразно расходится в направлении щели по широкому угловому диапазону, тогда как поперек продольного направления щели по мере удаления от выходной щели она почти не расширяется. Почти одномерное веерообразное расхождение вызывает плоскую распыленную струю. Из-за небольшой протяженности распыленной струи поперек выходной щели орошение больших прямоугольных поверхностей связано с трудностями, будь то необходимость использования большого числа этих плоскоструйных сопел или необходимость перемещения отдельного плоскоструйного сопла, с тем чтобы покрыть распыленной им струей большую поверхность.

Исходя из недостатков известных распылительных сопел, настоящее изобретение ставит своей задачей создание распылительного сопла, которое было бы пригодно для использования на тракте вторичного охлаждения установки для непрерывной разливки и которое обеспечивало бы для этой цели орошение как можно с большего расстояния как можно большей поверхности каплями жидкости с как можно большей кинетической энергией как можно более равномерно.

Названная задача решается посредством распылительного сопла с признаками п.1 формулы изобретения.

Распылительное сопло, согласно изобретению, содержит смесительную камеру, в которую через два входных отверстия поступает жидкость, образуя первый и второй потоки, и которая имеет расположенное ниже по течению выходное отверстие для распыленной струи, причем, по меньшей мере, одна стенка смесительной камеры выполнена в виде направляющей поверхности для потоков жидкости и формована на выходном отверстии таким образом, что потоки жидкости на выходном отверстии или непосредственно перед ним сталкиваются друг с другом под углом и при этом образуют распыленную струю. За счет того, что оба потока жидкости направлены к выходному отверстию и сталкиваются на нем, образуются относительно большие капли жидкости, которые по отношению к входному давлению на входных отверстиях могут покидать выходное отверстие с относительно высокой кинетической энергией. Это в значительной степени исключает энергетические потери за счет вихреобразования в смесительной камере. Высокая кинетическая энергия обеспечивает большое рабочее расстояние при орошении поверхности. Распыление обоих потоков жидкости обеспечивает большой разброс направлений распространения капель и потому широкое веерообразное расхождение выходящей из выходного отверстия распыленной струи. Существенный вклад в веерообразное расхождение распыленной струи вносят при этом, в частности, капли, которые при столкновении друг с другом потоков жидкости рассеиваются поперек направления распространения потоков жидкости. Поскольку распространение потоков жидкости в смесительной камере, в основном, определяется геометрией смесительной камеры, входное давление может варьироваться по относительно большому диапазону без существенного изменения веерообразного расхождения распыленной струи.

В этой связи под поперечным сечением входного отверстия следует, в принципе, понимать сечение поперек данного потока жидкости во входном отверстии, а под поперечным сечением выходного отверстия - сечение поперек распыленной струи.

Свойства распыленной струи, созданной распылительным соплом, согласно изобретению, зависят, в основном, от угла столкновения, под которым потоки жидкости сталкиваются друг с другом на выходном отверстии или непосредственно перед ним. Предпочтительно выбирают угол столкновения в диапазоне 60-130^o, преимущественно 80-100^o. Это создает предпосылки для образования капель жидкости, которые покидают выходное отверстие с особенно высокой кинетической энергией и образуют распыленную струю, характеризующуюся тем, что капли особенно равномерно распределяются по особенно большому пространственному углу вокруг среднего направления распространения.

У одной формы выполнения распылительного сопла, согласно изобретению, смесительная камера имеет на выходной щели сужающийся отрезок с углом раскрытия на выходном отверстии, равным 60-130^o, преимущественно 80-100^o. Сужающийся отрезок образует часть направляющей поверхности для потоков жидкости, определяющей угол столкновения. Сужающийся отрезок соединяет оба потока жидкости на выходном отверстии под углом столкновения, который соответствует углу раскрытия сужающегося отрезка. Капли, образующиеся при взаимодействии обоих потоков жидкости на выходном отверстии, имеют особенно большую составляющую скорости в направлении биссектрисы угла раскрытия сужающегося отрезка. Это направление соответствует среднему направлению распространения капель, которые могут покидать выходное отверстие. Кроме того, выходное отверстие в зависимости от своей формы освобождает путь для капель, траектории которых разбросаны под пространственным углом вокруг среднего направления распространения. Сужающийся отрезок может быть, например, конусообразным.

Другая форма выполнения распылительного сопла, согласно изобретению, имеет в качестве выходного отверстия щель. При подходящей форме площади своего поперечного сечения поперек направления распространения распыленной струи выходная щель дает возможность орошения, например, прямоугольной поверхности. Длинные стороны прямоугольной поверхности орошения лежат при этом, в основном, параллельно направлению продольной протяженности щели. Угловой диапазон, по которому происходит веерообразное расхождение распыленной струи в направлении продольной протяженности выходной щели, при этом тем больше, чем длиннее щель. Этот эффект обусловлен тем, что угловой диапазон, в котором капли могут покидать через выходную щель зону взаимодействия обоих потоков жидкости на выходном отверстии, тем больше в направлении продольной протяженности щели, чем длиннее выходная щель.

Ряд дальнейших усовершенствований распылительного сопла, согласно изобретению, обладает признаками, которые по отдельности и/или в совокупности между собой создают условие равномерного распределения капель по орошаемой поверхности. Для достижения равномерного распределения капель предпочтительно, если выходное отверстие и смесительная камера имеют общую плоскость симметрии. При этом условии оба потока жидкости симметричны относительно плоскости симметрии. За счет этого могут образоваться капли, траектории которых проходят симметрично относительно плоскости симметрии. У распылительного сопла, выходное отверстие которого выполнено в виде щели, особенно равномерное распределение капель достигается тогда, когда каждое входное отверстие имеет площадь поперечного сечения продолговатой формы, а направления их продольной протяженности расположены соответственно, в основном, параллельно направлению продольной протяженности выходной щели. В этом случае оба потока жидкости "предварительно деформированы" на входных отверстиях и согласованы с выходной щелью в том смысле, что линии одинаковой скорости течения - по отношению к плоскости, поперечной к соответствующему потоку жидкости, - уже имеют на входных отверстиях ту же или приблизительно ту же форму, что и площадь поперечного сечения выходного отверстия (поперек среднего направления распространения капель жидкости).

В другой форме выполнения распылительное сопло, согласно изобретению, имеет выходную щель и выполнено так, что смесительная камера и выходная щель имеют общую плоскость симметрии, причем продольное направление выходной щели лежит в плоскости симметрии, а входные отверстия расположены по разные стороны плоскости симметрии. В этом случае распыленная струя имеет особенно широкое веерообразное расхождение в плоскости симметрии, т.е. в продольном направлении выходной щели. Дополнительно распределение капель становится особенно равномерным, если, как и в описанном выше примере выполнения, входные отверстия имеют площадь поперечного сечения продолговатой формы, а направления их продольной протяженности, в основном, параллельны плоскости симметрии. Особенно равномерное распределение капель достигается тогда, когда отношение суммы обеих площадей поперечного сечения входных отверстий к площади поперечного сечения выходного отверстия составляет 1,5-2, преимущественно 1,6-1,8.

Другая форма выполнения распылительного сопла, согласно изобретению, отличается тем, что смесительная камера имеет выполненный на выходном отверстии сужающийся отрезок описанного выше типа и цилиндрический отрезок между сужающимся отрезком и входными отверстиями. Цилиндрический отрезок действует в качестве ограничивающей потоки жидкости боковой стенки. Длина цилиндрического элемента влияет на то, как оба потока жидкости перемешиваются на выходном отверстии и с какой эффективностью потоки жидкости превращаются в капли, беспрепятственно покидающие выходное отверстие. Длина цилиндрического отрезка может быть соответственно оптимизирована. Дополнительно предпочтительно, если входные отверстия заканчиваются на боковой стенке смесительной камеры. Тогда энергетические потери в результате нежелательного вихреобразования в смесительной камере особенно малы, а создание распыленной струи особенно эффективно.

Распылительное сопло с конструктивно особенно простой смесительной камерой получается тогда, когда входные отверстия образованы между поперечной перемычкой, которая соединяет противоположные части бокового ограничения потоков жидкости, и боковым ограничением. При вращательно-симметричной вокруг оси боковой стенке и поперечной перемычке в форме прямоугольного параллелепипеда входные отверстия имеют форму поперечного сечения в виде круговых сегментов. Согласно изобретению, такие входные отверстия могут быть комбинированы с выходной щелью, продольное направление которой, в основном, параллельно хордам круговых сегментов.

На распределение капель в распыленной струе можно воздействовать за счет определенных расширений поперечного сечения выходного отверстия в направлении распространения распыленной струи. В одной форме выполнения распылительное сопло, согласно изобретению, имеет выходную щель, площадь поперечного сечения которой расширена на концах узких сторон в направлении распространения распыленной струи. Этим достигается особенно сильное веерообразное расхождение распыленной струи в продольном направлении выходной щели.

В другой форме выполнения распылительного сопла поперечное сечение выходной щели расширено посередине ее длинных сторон в направлении распространения распыленной струи. Благодаря этой мере можно увеличить долю капель, распространяющихся в направлении среднего направления распространения.

В другой форме выполнения распылительного сопла, согласно изобретению, предусмотрено, что выходное отверстие и смесительная камера имеют общую плоскость симметрии, а для ограничения выходящей из выходного отверстия распыленной струи расположены направляющие стенки.

В другой форме выполнения распылительного сопла, согласно изобретению, распылительные сопла асимметричны, так как входные отверстия имеют разные площади поперечного сечения и/или направляющие стенки расположены на противоположных сторонах выходного отверстия на разных расстояниях от выходного отверстия. Обе эти конструктивные меры вызывают со стороны входа и/или со стороны выхода асимметрию распылительного сопла, которая даже при симметричной в остальном смесительной камере сказывается на распределении капель в распыленной струе. За счет надлежащего количественного проявления этой асимметрии можно по сравнению с симметричным соплом сместить центр тяжести распределения капель на заданное расстояние, воздействовать на равномерность распределения капель и варьировать форму орошаемой поверхности. В том числе можно вместо прямоугольной орошаемой поверхности образовать орошаемые поверхности с более или менее искривленными контурами. У распылительного сопла, смесительная камера которого имеет плоскость симметрии, особенно равномерное распределение капель по прямоугольной орошаемой поверхности со смещенным относительно плоскости симметрии центром тяжести достигается тогда, когда сопло выполнено асимметричным со стороны входа и/или со стороны выхода таким образом, что входное отверстие с меньшей площадью поперечного сечения расположено на той же стороне плоскости симметрии, что и сторона направляющих стенок, более удаленная от плоскости симметрии. Для оптимизации расстояние направляющих стенок от плоскости симметрии может быть согласовано с асимметрией сопла со стороны входа, которая характеризуется, например, разностью величин площадей поперечного сечения входных отверстий.

С помощью распылительного сопла, согласно изобретению, снабженного подходящей выходной щелью, можно, например, с расстояния около 45 см равномерно орошать прямоугольную поверхность шириной 10 см и длиной 50 см. На тракте вторичного охлаждения установки для непрерывной разливки распылительные сопла этого типа могут быть предпочтительно использованы для охлаждения слитков в формате заготовок или блюмов, причем одно из распылительных сопел заменило бы 4-6 традиционных полноконусных сопел и дополнительно обеспечило бы более равномерное нагружение охлаждающей жидкостью. Сопло, согласно изобретению, может быть выполнено с выходной щелью длиной более 10 мм и шириной более 5 мм. В полную противоположность к традиционным распылительным соплам, у отверстий такой величины мала опасность того, что выходная щель распылительного сопла, согласно изобретению, засорится при эксплуатации вследствие загрязнений. То же относится к входным отверстиям, которые могут быть выбраны приблизительно такой же величины, что и выходные отверстия.

Асимметричные формы выполнения распылительного сопла, согласно изобретению, находят различное применение в установке для непрерывной разливки. Например, в установке для непрерывной разливки радиального типа в области зоны вторичного охлаждения можно охлаждать отрезки изогнутого слитка прямоугольного сечения с разных сторон за счет наложения орошаемых поверхностей в форме прямоугольников и секторов круговых колец. Такие орошаемые поверхности могут быть образованы распылительным соплом, согласно изобретению, путем подходящего расчета его компонентов. Далее принято при следующих друг за другом разливках изменять сечение изготовляемых слитков. Из этого вытекает проблема того, что после изменения сечения на одном продольном отрезке пути перемещения слитка приходится приспосабливать к изменившейся геометрии слитка не только величину орошаемой поверхности, но и центр тяжести орошаемой поверхности. При использовании традиционных распылительных сопел пришлось бы из-за изменения сечения заменить все распылительные сопла другими соплами с разными распылительными поверхностями, причем пришлось бы подходящим образом согласовать также положение распылительных сопел. Та же задача решается с помощью распылительного сопла согласно изобретению, за счет того, что распылительные сопла позиционируют в заданном месте, и, при необходимости, используют распылительные сопла с разной асимметрией, которая учитывает изменение центров тяжести распылительных поверхностей. При таком подходе отпадает сложная операция по юстировке заново распылительного сопла при каждом изменении сечения.

Примеры выполнения распылительного сопла, согласно изобретению, поясняются ниже с помощью схематичных чертежей, на которых изображают:
- фиг.1А: продольный разрез распылительного сопла;
- фиг.1В: продольный разрез распылительного сопла из фиг.1 по линии В-В;
- фиг. 2А: поперечное сечение распылительного сопла из фиг.1 по линии А-А;
- фиг.2В: вид сверху на распылительное сопло из фиг.1 по линии С-С;
- фиг.2 С: то же, что и на фиг.2В, однако другой пример;
- фиг. 3А: то же, что и на фиг.2А, однако с входными отверстиями разной величины;
- фиг. 3В: то же, что и на фиг.2В, однако с направляющими поверхностями со стороны выхода на разном расстоянии от выходного отверстия;
- фиг.3С: то же, что и на фиг.1А, однако с модификациями по фиг.3А, 3В.

Оба изображенных на фиг.1А-В и 2А-С распылительных сопла предназначены для орошения прямоугольной поверхности каплями жидкости.

Изображенное на фиг.1А-В и 2А-В распылительное сопло 5 симметрично плоскости 35. Распылительное сопло 5 содержит корпус 4 с полостью, состоящей из цилиндрического 16 и конусообразного 17 отрезков. Цилиндрическая часть имеет отверстие 6, через которое распыляемая жидкость может поступать под определенным давлением р и которое выполнено вращательно-симметричным относительно продольной оси 38. Конусообразный отрезок 17 сужается в направлении продольной оси 38 по углу α раскрытия и имеет выходную щель 30 для распыленной струи 40 на вершине конуса. Выходная щель 30 симметрична относительно плоскости 35 симметрии, причем продольное направление поверхности сечения выходной щели 30 лежит в плоскости 35 симметрии.

Как видно из фиг. 2А и 1А-В, поперечная перемычка 8 на цилиндрическом отрезке 16 отделяет состоящую из части цилиндрического отрезка 16 и конусообразного отрезка 17 смесительную камеру 15 и на стенке цилиндрического отрезка 16 оставляет свободными два входных отверстия 9, 10. Поверхности сечения входных отверстий 9, 10 имеют форму кругового сегмента и расположены симметрично по обеим сторонам плоскости 35 симметрии. Поверхности сечения входных отверстий 9, 10 имеют продолговатую форму, причем направления их продольной протяженности или хорды круговых сегментов лежат параллельно плоскости 35 симметрии.

При эксплуатации распыливаемую жидкость подают к распылительному соплу 5 через отверстие 6 вдоль линий 7 потока под давлением р и с образованием первого 12 и второго 13 потоков жидкости направляют через входные отверстия 9, 10 в смесительную камеру 15. При подходящем выборе угла α раскрытия конусообразного отрезка 17, диаметра D и длины L части цилиндрического отрезка 16, ограничивающей смесительную камеру 15 (фиг.1В), оба потока 12, 13 жидкости направляют вдоль стенок цилиндрического 16 и конусообразного 17 отрезков, где они сталкиваются друг с другом на выходном отверстии 30 и образуют при этом распыленную струю 40.

На фиг.1В θ_L обозначает угол, характеризующий веерообразное расхождение распыленной струи в плоскости симметрии, т.е. угловой диапазон, по которому капли, покидающие выходное отверстие 30, рассеиваются в плоскости 35 симметрии. Аналогичным образом на фиг.1А θ обозначает угловой диапазон, по которому капли распределяются перпендикулярно плоскости 35 симметрии. Как показано на фиг.1А и 1В, у распылительного сопла 5, согласно изобретению, угол θ_L значительно больше, чем θ. Для обеспечения прохождения через выходную щель 30 как можно большего числа капель на концах ее узких сторон предусмотрено расширение 31 поверхности сечения выходной щели 30 в направлении 39 распространения распыленной струи 40.

Фиг. 2С указывает на альтернативное выполнение выходной щели 30. Сечение выходной щели 30 на фиг.2С имеет посередине длинных сторон в направлении 39 распространения распыленной струи 40 расширения 32. Расширения приводят к скоплению капель в пределах плоскости 35 симметрии в направлении продольной оси 38.

Направляющие стенки 45, 46 расположены, в основном, параллельно плоскости 35 симметрии. В зависимости от удаления от плоскости 35 симметрии направляющие стенки действуют в качестве ограничения выходящей из выходного отверстия 30 распыленной струи 40 и/или для защиты распыленной струи 40 от внешних помех, например движений окружающего воздуха.

В примерах на фиг.1А и 1В угол α раскрытия выбран равным 90^o. Угол α=90^o является предпочтительным значением в отношении равномерности распределения капель в распыленной струе 40, ширины веерообразного расхождения распыленной струи 40 и эффективности каплеобразования. Распылительное сопло, согласно изобретению, работоспособно, однако, и при 60^o<α<130^o, причем предпочтительным является диапазон 80^o<α<100^o.

С помощью распылительного сопла, согласно изобретению, на фиг.1А и 1В можно, например, с расстояния 450 мм от выходного отверстия равномерно орошать прямоугольную поверхность размером 120•500 мм. Распределение угла траектории капель охарактеризована тогда за счет θ_L = 58^° и θ_L = 16^°. В зависимости от размера выходной щели 30 для этого орошаемого поля получают равномерное распределение капель для определенной величины смесительной камеры 15 и определенной поверхности сечения входных отверстий 9, 10. Например, для выходной щели 30 длиной 1=13,8 мм и шириной b=7 мм равномерное распределение капель возникает для смесительной камеры 15 при D=26 мм и L=11 мм. В то же время оптимальное отношение суммы обеих поверхностей сечения входных отверстий 9, 10 к поверхности сечения выходного отверстия 30 имеет значение 1,7±0,1. Из-за высокой эффективности каплеобразования распыленная струя 40 при давлении р=9 бар на входе 6 распылительного сопла создает на орошаемой поверхности на расстоянии 450 мм высокое ударное давление 30 кг/м². Рабочее давление р лежит между 1 бар и, по меньшей мере, 10 бар.

При большей или меньшей поверхности сечения выходной щели 30 L и D должны быть соответственно уменьшены или увеличены. При этом оптимальное отношение суммы поверхностей сечения входных отверстий к поверхности сечения выходного отверстия составляет 1,5-2, преимущественно 1,6-1,8, а оптимальное отношение диаметра D цилиндрического отрезка 16 к длине L цилиндрического отрезка 16 в смесительной камере 15 составляет 2-3. Ударное давление на том же опорном расстоянии становится соответственно меньше или больше.

Фиг.3А-С изображают асимметричное распылительное сопло 50, которое можно рассматривать как модификацию описанного выше, отличающегося плоскостью 35 симметрии распылительного сопла 5. Асимметричное распылительное сопло 50 отличается от симметричного распылительного сопла 5 тем, что поперечная перемычка 8 смещена относительно плоскости 35 симметрии, т.е. входные отверстия 9, 10 образуют круговые сегменты с разными поверхностями A₁, А₂, а направляющие поверхности 45, 46 отстоят на разное расстояние t₁, t₂ от центра выходного отверстия 30. В случае асимметричного распылительного сопла 50 выбирали A₁<A₂ и t₁>t₂, т.е. то из входных отверстий 9, 10, которое имеет меньшую поверхность сечения, расположено на той же стороне плоскости 35 симметрии, что и та из направляющих стенок 45, 46, которая отстоит на большее расстояние от плоскости 35 симметрии. Из-за разной формы или размера входных отверстий 9, 10 потоки 12, 13 жидкости транспортируют разные количества жидкости (на фиг.3С обозначено стрелками с соответствующей количеству жидкости толщиной линии). Поскольку при такой конфигурации отсутствует симметрия потоков 12, 13 жидкости относительно плоскости 35 симметрии и, следовательно, при столкновении друг с другом потоков жидкости образуются капли с асимметричным распределением импульсов, распыленная струя 40 в зависимости от расстояния х от плоскости 35 симметрии характеризуется распределением Р(х) капель, максимум которого находится на расстоянии х_м от плоскости 35 симметрии на противоположной входному отверстию 10 стороне. Расстояние х_м можно варьировать, задавая подходящим образом ширину W₁, W₂ входного отверстия 9 и 10 соответственно. За счет подходящего согласования расстояний t₁, t₂ направляющих стенок 45, 46 в плоскости перпендикулярно плоскости 35 симметрии возникает прямоугольная орошаемая поверхность с равномерным распределением Р(х) капель. Если расстояния t₁, t₂ неоптимально согласованы с W₁, W₂, то может возникнуть отличающаяся от прямоугольной формы орошаемая поверхность, например, в форме сектора кругового кольца.

Распылительное сопло (5) содержит смесительную камеру (15), в которую через два входных отверстия (9, 10) поступает жидкость (7), образуя первый (12) и второй (13) потоки, и которая имеет расположенное ниже по течению выходное отверстие (30) для распыленной струи (40). Одна стенка (16, 17) смесительной камеры действует в качестве направляющей поверхности для потоков (12, 13) жидкости и сформована на выходном отверстии (30) таким образом, что потоки (12, 13) жидкости на выходном отверстии сталкиваются друг с другом под углом (α) и при этом образуют распыленную струю (40). Этот процесс распыления обеспечивает для угла (α) столкновения, равного почти 90^o, капли с высокой кинетической энергией и широкое равномерное веерообразное расхождение траекторий капель. Поэтому с помощью распылительного сопла можно с большого расстояния орошать большие поверхности особенно равномерно. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Распылительное сопло для орошения охлаждающей жидкостью изделия, полученного способом непрерывной разливки, содержащее смесительную камеру (15), в которую через два входных отверстия (9, 10) поступает жидкость (7), образуя первый (12) и второй (13) потоки, и которая имеет расположенную ниже по течению выходную щель (30) для распыленной струи (40), при этом, по меньшей мере, одна стенка (16, 17) смесительной камеры выполнена в виде направляющей поверхности для потоков (12, 13) жидкости и, по меньшей мере, одна стенка смесительной камеры сформована на выходной щели (30) таким образом, что потоки (12, 13) жидкости на выходной щели (30) или непосредственно перед ней сталкиваются друг с другом под углом (α) и при этом образуют распыленную струю (40). 2. Сопло по п.1, отличающееся тем, что смесительная камера (15) имеет на выходной щели (30) сужающийся отрезок (17) с углом (α) раскрытия на выходной щели (30), равным 60-130^o, преимущественно 80-100^o, при этом сужающийся отрезок образует часть направляющей поверхности. 3. Сопло по п.2, отличающееся тем, что смесительная камера (15) имеет между сужающимся отрезком (17) и входными отверстиями (9, 10) цилиндрический отрезок (16). 4. Сопло по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что каждое входное отверстие (9, 10) имеет поверхность сечения продолговатой формы, при этом направления их продольной протяженности соответственно, в основном, параллельны направлению продольной протяженности выходной щели (30). 5. Сопло по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что выходная щель (30) и смесительная камера (15) имеют общую плоскость (35) симметрии. 6. Сопло по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что смесительная камера (15) содержит ограничивающую потоки (12, 13) жидкости с боков боковую стенку, при этом входные отверстия (9, 10) впадают каждое на боковой стенке в смесительную камеру (15). 7. Сопло по п.6, отличающееся тем, что входные отверстия (9, 10) выполнены между боковой стенкой и поперечной перемычкой (8). 8. Сопло по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что продольное направление выходной щели (30) лежит в плоскости (35) симметрии, при этом входные отверстия (9, 10) расположены по разным сторонам плоскости (35) симметрии. 9. Сопло по одному из пп.1-8, отличающееся тем, что поперечное сечение входных отверстий (9, 10) имеет форму кругового сегмента. 10. Сопло по одному из пп.1-9, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения выходной щели (30) на концах узких сторон имеет расширение (31) в направлении (39) распространения распыленной струи. 11. Сопло по одному из пп.1-10, отличающееся тем, что поперечное сечение выходной щели (30) имеет посередине длинных сторон выходной щели расширение (32) в направлении (39) распространения распыленной струи (40). 12. Сопло по одному из пп.1-11, отличающееся тем, что для ограничения выходящей из выходной щели (30) распыленной струи (40) установлены направляющие стенки (45, 46) в направлении продольной протяженности выходной щели (30). 13. Сопло по одному из пп.1-12, отличающееся тем, что отношение суммы обеих площадей поперечного сечения входных отверстий (9, 10) к площади поперечного сечения выходной щели (30) выбрано между 1,5 и 2, преимущественно между 1,6 и 1, 8. 14. Сопло по п.3, отличающееся тем, что отношение диаметра (D) цилиндрического отрезка (16) к длине (L) цилиндрического отрезка (16) выбрано между 2 и 3. 15. Сопло по одному из пп.1-14, отличающееся тем, что входные отверстия (9, 10) имеют разные площади поперечного сечения (A₁, А₂). 16. Сопло по одному из п.12 или 15, отличающееся тем, что направляющие стенки (45, 46) расположены на противоположных сторонах выходной щели (30) на разном расстоянии от выходной щели (30). 17. Сопло по пп.5, 15 и 16, отличающееся тем, что входное отверстие (9) с меньшей площадью (A₁) поперечного сечения расположено на той же стороне плоскости (35) симметрии, что и направляющая стенка (45), отстоящая на большее расстояние (t₁) от плоскости (35) симметрии.

Приоритет по пунктам:
14.11.1997 по пп.1-14;
05.11.1998 по пп.15-17.