МЕЛКОДИСПЕРСНЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ Российский патент 2014 года по МПК B05B1/34 

Изобретение относится к технике распыливания жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, например в системе пожаротушения машинных отделений судов.

Известен мелкодисперсный распылитель жидкости (патент РФ №2150336, МПК В05В 1/14, опубл. 10.06.2000 г.), содержащий полый цилиндрический корпус, на внешней поверхности которого размещен, по меньшей мере, один ряд форсунок, образованных проточкой с коническими поверхностями и каналами, выполненными в корпусе параллельно его оси симметрии и сообщенными с внутренней полостью корпуса, боковая поверхность которых частично пересекает конические поверхности проточки, и патрубок подвода жидкости, а конические поверхности, образующие проточку, выполнены несимметричными относительно поперечной плоскости корпуса в месте их пересечения, при этом конические поверхности проточки пересекают каналы, параллельные оси корпуса, разделяя их на две равные части. В известном устройстве равномерность орошения поверхности и мелкодисперстность достигается за счет столкновения потоков жидкости во внутренних проточках и специальной установкой форсунок на торцевой поверхности. Недостатками данного мелкодисперсного распылителя жидкости являются технологические сложности в изготовлении устройства и малая интенсивность орошения (0,025 кг/м²с).

Известно распылительное устройство фирмы «Мариофф», Финляндия (www.cleper.ru. HI-FOG - современные системы пожаротушения тонкораспыленной, 18.10.2008, www.marioff.com. Морские противопожарные системы). Распылительное устройство фирмы «Мариофф» состоит из корпуса, представляющего собой усеченный конус, внутреннего коллектора и равномерно размещенных по боковой поверхности конуса 6 форсунок. Конструкция обеспечивает равномерный распыл жидкости. Недостатком данного распылителя является то, что тонкий распыл жидкости обеспечивается только при давлениях 8÷14 МПа, что требует усиления конструкции и накладывает дополнительные условия на систему подачи жидкости.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении тонкого распыла жидкости при низких давлениях подачи (не превышающих 0,6 МПа).

Технический результат достигается тем, что в мелкодисперсном распылителе жидкости, содержащем корпус в виде усеченного конуса с входным патрубком, сообщенным с форсунками, равномерно расположенными на боковой поверхности конуса, новым является то, что каждая форсунка имеет цилиндрический входной канал, камеру закручивания, конический выходной канал и выходное сопло, в цилиндрическом входном канале установлен завихритель, выходной канал которого, сообщенный с камерой закручивания, имеет прямоугольное сечение и расположен в плоскости, перпендикулярной к оси форсунки и по касательной к стенке камеры закручивания.

Диаметр большего основания конического выходного канала форсунки меньше диаметра ее цилиндрического входного канала. Завихритель выполнен в виде единого элемента, нижняя часть которого представляет собой диск, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического входного канала, верхняя часть представляет собой кольцо, внешний диаметр которого равен диаметру цилиндрического входного канала, а внутренний - равен диаметру большего основания конического выходного канала, в кольце выполнены сквозные прорези прямоугольного сечения, образующие выходной канал завихрителя, при этом камера закручивания образована внутренней полостью вышеупомянутого кольца.

Площадь проходного сечения выходного канала завихрителя (прорези) F_ax=а·b, где а - ширина канала, b - высота канала, одновременно является длиной камеры закручивания, а длина выходного канала завихрителя L=d₁-d₁/2, где d₁ - диаметр входного канала форсунки, a d₂ - диаметр большего основания конического выходного канала, кроме того? L=(1,5-2)b.

Соотношение геометрических параметров описывается величиной А (геометрической характеристикой центробежной форсунки):

A=R·r_c·π/(n·F_вх),

где R - плечо закручивания,

r_c - радиус сопла форсунки,

n - число входных каналов,

F_вx - площадь одного канала, F_вx=а·b,

при этом характеристика А составляет 0,6÷0,8, что соответствует углу конуса жидкости на выходе из форсунок 45°.

Число форсунок, обеспечивающих равномерный распыл, составляет 8, и расположены они равномерно по окружности на боковой поверхности конического корпуса распылителя через угол 45°.

На фиг.1 представлен предлагаемый распылитель.

На фиг.2 - форсунка с завихрителем.

На фиг.3 - завихритель.

Распылитель имеет корпус 1 в виде усеченного конуса с входным патрубком 2, сообщенным с форсунками 3, равномерно расположенными на боковой поверхности конуса. Каждая форсунка 3 имеет цилиндрический входной канал 4, камеру закручивания 5, конический выходной канал 6, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического входного канала 4 форсунки 3, и выходное сопло 7, в цилиндрическом входном канале 3 установлен завихритель 8. Выходной канал 9 завихрителя 8 имеет прямоугольное сечение и расположен в плоскости, перпендикулярной к оси форсунки 3 и по касательной к стенке камеры закручивания 5.

Завихритель 8 выполнен в виде единого элемента, нижняя часть которого представляет собой диск 10, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического входного канала 4, а верхняя часть - кольцо 11, внешний диаметр которого равен диаметру цилиндрического входного канала 4, а внутренний - равен диаметру большего основания конического выходного канала 6. В кольце 11 выполнены сквозные прорези прямоугольного сечения, образующие выходной канал 9 завихрителя 8. Камера закручивания 5 образована внутренней полостью кольца 11 и плоскостью диска 10.

Площадь проходного сечения выходного канала 9 завихрителя 8 (прорези) F_вx=а·b,

где а - ширина канала,

b - высота канала, которая одновременно является длиной камеры закручивания 5.

Длина выходного канала завихрителя L=d₁-d₂/2,

где d₁ - диаметр входного канала форсунки, a d₂ - диаметр большего основания конического выходного канала, кроме того, L=(1,5-2)b.

Форсунка 3 с завихрителем 8 является центробежной, для которой соотношение геометрических параметров описывается величиной А (геометрической характеристикой центробежной форсунки):

A=R·r_c·π/(n·F_вх),

где R - плечо закручивания,

r_c - радиус сопла форсунки,

n - число входных каналов,

F_вx - площадь одного канала, F_вx=а·b.

Характеристика А для предлагаемого устройства составляет 0,6÷0,8, что соответствует углу конуса жидкости на выходе из форсунок 45°. Число форсунок, обеспечивающих равномерный распыл, составляет 8 штук: 45°·8=360°.

Предлагаемый распылитель работает следующим образом.

Жидкость через входной патрубок 2 и распределительный коллектор подводится к форсункам 3 и к завихрителям 8. С помощью завихрителей 8 жидкости придается центробежное движение, и жидкость в закрученном состоянии подается в выходное сопло 7 форсунки 3. В выходном сопле 7 закрученная струя жидкости преобразуется в тонкую пленку, от толщины которой зависит толщина капель. В предлагаемом распылителе толщина пленки на выходе из сопла составляет 100 мкм. Далее эта пленка за счет разрыва преобразуется в отдельные нити, которые, в свою очередь, разделяются на капли.

Работоспособность предлагаемого распылителя подтверждена на практике: вода подавалась с давлением 0,6 МПа на вход в распылитель. Для исследования спектра размеров частиц использовался метод малоуглового рассеивания света, позволяющего измерить размеры частиц дискретной фазы в потоках. Испытания проводились для диаметра выходного сопла форсунок от 1,1 мм до 1,6 мм. Размер капель не превышал 100 мкм.

Изобретение относится к технике распыливания жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, например в системе пожаротушения машинных отделений судов. Распылитель содержит корпус (1) в виде усеченного конуса с входным патрубком (2), сообщенным с форсунками (3), равномерно расположенными на боковой поверхности конуса. Каждая форсунка (3) имеет цилиндрический входной канал (4), камеру закручивания (5), конический выходной канал (6), диаметр которого меньше большего диаметра цилиндрического входного канала (4) и выходное сопло (7). В цилиндрическом входном канале (4) установлен завихритель (8), выходной канал (9) которого имеет прямоугольное сечение и расположен в плоскости, перпендикулярной к оси форсунки (3) и по касательной к стенке камеры закручивания (5). Техническим результатом изобретения является обеспечение тонкого распыла жидкости при низких давлениях подачи, не превышающих 0,6 МПа. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Мелкодисперсный распылитель жидкости, содержащий корпус в виде усеченного конуса с входным патрубком, сообщенным с форсунками, равномерно расположенными на боковой поверхности конуса, отличающийся тем, что каждая форсунка имеет цилиндрический входной канал, камеру закручивания, конический выходной канал и выходное сопло, в цилиндрическом входном канале установлен завихритель, выходной канал которого, сообщенный с камерой закручивания, имеет прямоугольное сечение и расположен в плоскости, перпендикулярной к оси форсунки и по касательной к стенке камеры закручивания.

2. Мелкодисперсный распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что диаметр большего основания конического выходного канала форсунки меньше диаметра ее входного цилиндрического канала, завихритель выполнен в виде единого элемента, нижняя часть которого представляет собой диск, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического входного канала, верхняя часть представляет собой кольцо, внешний диаметр которого равен диаметру цилиндрического входного канала, а внутренний - равен диаметру большего основания конического выходного канала, в кольце выполнены сквозные прорези прямоугольного сечения, образующие выходной канал завихрителя, при этом камера закручивания образована внутренней полостью вышеупомянутого кольца.

3. Мелкодисперсный распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что площадь проходного сечения выходного канала завихрителя (прорези) F_вx=а·b, где а - ширина канала, b - высота канала, при этом b - высота канала одновременно является длиной камеры закручивания, а длина выходного канала завихрителя L=d₁-d₂/2, где d₁ - диаметр входного канала форсунки, a d₂ - диаметр большего основания конического выходного канала, кроме того, L=(1,5-2)b.

4. Мелкодисперсный распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что соотношение геометрических параметров описывается величиной А (геометрической характеристикой центробежной форсунки):
A=R·r_c·π/(n·F_вх),
где R - плечо закручивания,
r_c - радиус сопла форсунки,
n - число входных каналов,
F_вx - площадь одного канала, F_вx=а·b,
при этом характеристика А составляет 0,6÷0,8, что соответствует углу конуса жидкости на выходе из форсунок 45°.

5. Мелкодисперсный распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что число форсунок, обеспечивающих равномерный распыл, составляет 8, и расположены они равномерно по окружности на боковой поверхности конического корпуса распылителя через угол 45°.