Форсунка для распыления жидкости Советский патент 1987 года по МПК B05B7/06 

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано для форсированного охлаждения изделий после прокатки или отливки на установках непрерывной разливки, а также в других отраслях техники, где требуется равномерно и быстро охлаждать поверхность изделий, покрывать большие поверхности краской, пластмассой, быстротвердею- щими смесями и т.п., а также для дис- пергации жидкого металла.

Целью изобретения является повышение эффективности распыления жидкости путем увеличения относительного расхода жидкости при высокой степени дисперсности жидкой фазы в струе.

На фиг. 1 представлена форсунка, продольный разрез по оси симметрии; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде 4-лучевой звездочки; на фиг. 3 - форсунка, продольный разрез по оси симметрии, грани лучевых каналов выполнены плос кими, на фиг. 4 - сечение Б-Б па фиг. 3.

Форсунка для распыления жидкости содержит многосопловый блок 1 из сопл Лава- ля 2. Сопла Лаваля 2 равномерно разме- ш,ены по окружности, центр которой совпадает . с осью симметрии многосоплового блока 1. Многосопловый блок 1 имеет центральный канал 3, сообщенный с источником подачи жидкости. Дозвуковая часть сопл Лаваля 2 через ресивер 4 сообщена с источником газа. В центральном канале 3 установлена труба 5, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки 6. Сопла Лаваля 2 размещены симметрично между лучами звездочки 6, а оси их параллельны оси центральной трубы 5. К сверхзвуковой части многосоплового блока 1 герметично соосно пристыкована наружная труба 7. Торец 8 трубы 5 и срезы сопл Лаваля 2 находятся на уровне fopua 9 многосоплового блока 1. Углы при вершинах лучей звездочки 6 выбраны в диапазоне 5-60°. Труба 5 установлена с возможностью осевого перемещения. Блок из сопл Лаваля 2 установлен с возможностью осевого перемещения. Диаметр di критического сечения сопл Лаваля 2 выбран в пределах 0,2-2бо, где бо - наибольщая ширина лучей звездочки 6 в мм. Сопла Лаваля 2 установлены внутри продольных цилиндрических каналов 10. Труба 5 может быть выдвинута относительно торца 9 многосоплового блока 1 и на величину, не превы- щающую 25 бо. Труба 5 может быть углублена относительно торца 9 многосоплового блока 1 на величину, не превышающую Юбо. Сопла Лаваля 2 могут быть выдвинуты относительно торца 9 многосоплового блока 1 на величину, не превышающую 25 бо. Сопла Лаваля 2 могут быть углублены относительно торца 9 многосоплового блока 1 на величину, не превышающую 50

бо. Радиус окружности, на которой размещены сопла Лаваля 2, выбран равным 2-20 бо. Наружная труба 7 установлена с возможностью осевого перемещения и снаб- жена фиксатором. Наружная труба 7 может быть выдвинута за срез сопл Лаваля 2 на величину 30-400бо. Грани лучевых каналов звездочки 6 могут быть выполнены плоскими (фиг. 4). По меньщей мере одна из граней каждого лучевого канала звездочки 6

может быть выполнена криволинейной. Каждое сопло Лаваля 2 может быть установлено с возможностью независимо друг от друга осевого перемещения и снабжено ресивером (фиг. 3). Стенки трубы 3 могут

5 быть выполнены перфорированными (фиг. 3). Торец 8 трубы 5 может быть выполнен зубчатым (фиг. 3).

Форсунка работает следующим образом.

Жидкость через коллектор поступает в

центральный канал 3 многосоплового блока

0 1 и в трубу 5, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки 6. Со среза торца 8 трубы жидкость истекает в виде звездчатой струи. Газ через ресивер 4 поступает в дозвуковую часть

с сопл Лаваля 2 и истекает со среза сопл Лаваля 2 в виде цилиндрических сверх звуковых струй. Эти струи распространяются в стесненном пространстве, образованном боковыми поверхностями соседних лучей звездчатой струи жидкости и внутренней

Q поверхностью наружной трубы 7. Эжекцион- ный эффект газовой струи способствует прилипанию жидкости к боковой поверхности струи газа. Лучи звездчатой струи жидкости, попадая между двумя струями газа, размазываются в тончайшие пленки

5 жидкости на боковых поверхностях струй газа. Затем эти пленки дробятся струями газа, образуя жидкую фазу струи.

При истечении газа из сопл Лаваля 2 во внутреннюю полость наружной трубы 7 в результате эжекции газа из объема наруж0 ной трубы 7 давление у среза сопл Лаваля 2 падает. При выступлении торца наружной трубы 7 за срез сопл Лаваля 2 на 30-400 бо, когда давление в ресивере 4 около 0,3 МПа, а число Маха на срезе сопл Лаваля 2 ,

с газовые струи истекают безотрывно от стенок сопл Лаваля 2, дорасширяясь за их срезом. Истекающая со среза трубы 5 струя жидкости из-за эжекционного эффекта ускоряется, утоняется и присоединяется к боковым поверхностям газовых струй. При

0 этом она дробится. При увеличении давления в ресивере 4 до 0,5 МПа возникает режим течения газовых струй с автоколебанием волновой структуры с частотой около 120 Гц. Газовые струи периодически замыкаются на внутренние стенки наружной трубы 7 и

5 одна на другую. В моменты размыкания газовых струй звездчатая струя жидкости врывается в свободное пространство в полости наружной трубы 7. Жидкость уплотиз внутренней полости трубы 5 попадает в кольцевой канал. Эта жидкость засасывается на боковые поверхности газовых струй, дробится и разгоняется ими. Далее

Формула изобретения

При достижении давления в ресивере 4 около 0,6 МП а автоколебания волновой

смыкаются, и возникает газовый поток, движущийся по оси форсунки в обратном направлении. Для преодоления этого потоняется и разгоняется из-за эжекции. При смыкании газовых струй попавшие между их боковыми поверхностями пленки жидкости дробятся. С ростом давления газа в ресивере

4 частота автоколебаний уменьшается и она участвует в диспергации основного большая масса жидкости успевает прорвать-потока жидкости, истекающего со среза

си в межструйное пространство. Относи-трубы 5.

тельный расход жидкости возрастает. ПриПроведенные ла бораторные испытания на

выдвижении наружной трубы 7 за срезраспыление расплавленного парафина посопл Лаваля 2 более чем на 120 бо эжек-казали, что применение изобретения позционный эффект возрастает, что ведет к сни- О волило при .меньших давлениях газа в ре- жению давления в ресивере 4, нужногосивере 4 и, следовательно, меньших расходля возникновения автоколебаний, додах газа получить большие относительные

0,3 МПа. При выдвижении наружной трубырасходы жидкости. При этом обеспечивается

7 на 400 бо за срез сопл Лаваля 2 потребноеболее высокая степень диспергации распыдавление немного возрастет (до 0,35 МПа). ляемой жидкости. Дальнейшее выдвижение наружной трубы 7 (более чем на 400 бо) ведет к значительному росту потребного давления.

1.Форсунка для распыления жидкости, содержащая многосопловой блок из сопл Ластруктуры газовых струй прекращаются, те- 20 валя, равномерно размещенных по окруж- чение газа стабилизируется. Газовые струиности, имеющий центральный канал, сообщенный с источником подачи жидкости, и ресивер, сообщенный с источником подачи газа и дозвуковой частью сопл Лаваля, ка требуется значительное давление подачи 25 отличающаяся тем, что, с целью повыше- дисперг ируемой жидкости либо выдвижениения эффективности распыления жидкости

торца 8 трубы 5 за срезом сопл Лаваля 2.путем увеличения относительного расхода

При выдвижении торца 8 трубы 5 относи-жидкости при высокой степени дисперстельно среза сопл Лаваля 2 струи газа исте-ности жидкой фазы в струе, форсунка снабкают в колпевой зазор между наружнойжена установленной в центральном канале

поверхностью трубы 5 и внутренней поверх- ЗО трубой, сечение выходного отверстия кото- ностью наружной трубы 7. Из-за эжекциирой выполнено в виде звездочки, сопла

Лаваля размещены симметрично между лучами звездочки, а оси и.х параллельны оси центральной трубы.

2.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, в ресивере 4 и выдвижения торца 8 трубы з5 УГЛЫ при вершинах лучей звездочки 5 относительно среза сопл Лаваля 2 воз- выбраны в диапазоне от 5 до 60°.

3.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности управления параметрами факела струи, труба установлена с возможностью осевого перемещения.

4.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности управления параметрами факела струи, блок из сопл Лаваля установлен с возможпериодическое замыкание газовых струй дс ностью осевого перемещения, на стенки кольцевого канала. При этом5. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем,

происходит ударное дробление жидкости, которая в момент отсоединения газовых струй от стенок кольцевого канала ворвалась в освободившееся пространство (зазор) в виде тонких пленок жидкости. С ростом 50 давления газа в ресивере 4 частота автоколебаний уменьшается и при достижении величины порядка 0,6 МПа колебания прекращаются. Волновая структура газовых струй стабилизируется, но возвратные токи

за срезом трубы 5 не появляются.55 торца многосоплового блока на величину.

На всех режимах через перфорациине превышающую 10 бс.

газовые струи дорасширяются, ускоряются и замыкаются на стенки кольцевого канала, что деформирует их волновую структуру. В зависимости от величины давления газа

никают режим течения без замыкания на стенки кольцевого кана,яа либо режи м течения с автоколебаниями волновой структуры газовых струй, аналогичные указанным, либо режим течения с устойчивой волновой структурой. При небольших давлениях газа в ресивере 4, порядка 0,3 МПа, частота автоколебаний достигает 200 Гц. В автоколебательном режиме происходит

40

что диаметр критического сечения сопл Лаваля выбран в пределах 0,2-2 бо, где бо - наибольшая ширина лучей звездочки в мм.

6.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что труба выдвинута относительно торца многосоплового блока на величину, не превыщающую 25 бо.

7.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что труба углублена относительно

в стенках трубы 3 и прорези между зубцами торца 8 трубы 5 часть жидкости

8. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что сопла Лаваля выдвинуты отноиз внутренней полости трубы 5 попадает в кольцевой канал. Эта жидкость засасывается на боковые поверхности газовых струй, дробится и разгоняется ими. Далее

она участвует в диспергации основного потока жидкости, истекающего со среза

Формула изобретения

дкости.

торца многосоплового блока на величину.

что диаметр критического сечения сопл Лаваля выбран в пределах 0,2-2 бо, где бо - наибольшая ширина лучей звездочки в мм.

6.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что труба выдвинута относительно торца многосоплового блока на величину, не превыщающую 25 бо.

7.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что труба углублена относительно

не превышающую 10 бс.

8. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что сопла Лаваля выдвинуты относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 25 бо9.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что сонла Лаваля углублены относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 50 бо10.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что радиус окружности, на которой размещены сопла Лаваля, выбран равным 2...20 бо.

11. Форсунка по п. 1, отличающаяся 10 тем, что каждое сопло Лаваля установлено тем, что она снабжена охватывающей с возможностью независимого друг от друмногосопловый блок наружной трубой. 12. Форсунка по пп. 1 и 10, отличающаяся тем, что наружная труба установлена с возможностью осевого перемещения и снабжена фиксатором ее положения.

13. Форсунка по пп. 1 и 10, отличающаяся тем, что наружная труба выдвинута

, Жидкость

га осевого перемещения и снабжено ресивером.

17.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что стенки трубы выполнены перфо15 рированными.

18.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что торец трубы выполнен зубчатым.

за срез сопл Лаваля на величину от 30 до 40 бо14.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что грани лучевых каналов звездочки выполнены плоскими.

15.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из граней каждого лучевого канала звездочки выполнена криволинейной.

16.Форсунка по п. 1, отличающаяся

га осевого перемещения и снабжено ресивером.

17.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что стенки трубы выполнены перфорированными.

18.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что торец трубы выполнен зубчатым.

f udKocmb

В-5

d,

Фиг.Ч

Составитель В. Ляпина

Редактор О. СпесивыхТехред И. ВересКорректор Г. Решетник

Заказ 5947/5Тираж.646Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано для форсированного охлаждения изделий после прокатки или отливки на установках непрерывной разливки, а также в других отраслях техники, где требуется равномерно и быстро охлаждать поверхность изделий, покрывать большие поверхности краской, пластмассой, быстротвердею- щими смесями и т.п., а также для диспер- гации жидкого металла. Цель изобретения - повышение эффективности распыления жидкости путем увеличения относительного расхода жидкости при высокой степени дисперсности жидкой фазы в струе. Для этого форсунка снабжена установленной в центральном канале трубой, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки, сопла Лаваля размешены симметрично между лучами звездочки, а оси их параллельны оси центральной трубы. Углы при вершинах лучей звездочки выбраны в диапазоне от 5 до 60°. Для обеспечения возможности управления параметрами факела струи труба установлена с возможностью осевого перемешения. Для обеспечения возможности управления параметрами факела струи блок из сопел Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения. Диаметр критического сечения сопел Лаваля выбран в пределах 0,2-2 бо, где бо - наибольшая ширина лучей звездочки, мм. Труба может быть выдвинута относительно многосоплового блока на величину, не превышающую 25 бо, труба может быть углублена относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую Юбо. Сопла Лаваля могут быть выдвинуты относительно торца многосоплового блока на величину, не превышаюшую 25 бо. Сопла Лаваля могут быть углублены относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 50бо. Радиус окружности, на которой размещены сопла Лаваля, выбран равным 2...20 бо. Форсунка может быть снабжена о хватываюшей многосопловой блок наружной трубой. Наружная труба установлена с возможностью осевого перемещения и снабжена фиксатором ее положения. Наружная труба выдвинута за срез сопел Лаваля на величину от 30 до 40бо. Грани лучевых каналов звездочки могут быть выполнены плоскими. По меньшей мере одна из граней каждого лучевого канала звездочки выполнена криволинейной. Каждое сопло Лаваля может быть установлено с возможностью независимого друг от друга осевого перемещения и снабжено ресивером. Стенки трубы могут быть перфорированными. Торец трубы может быть выполнен зубчатым. 17 з.п. ф-лы, 4 ил. i (Л со 05 1чЭ сд о