Форсунка для распыления жидкости Советский патент 1982 года по МПК B05B1/34 

(5) ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ Изобретение относится к устройствам для распыления жидкости под повышенным давлением в виде аэрозоли и касается конструктивного выполнени распылительной форсунки. Известна форсунка для распыления жидкости в виде аэрозоля под повышен ным давлением, содержащая несущую головку с каналом для подачи жидкости, полый корпус с центральным выпускным отверстием, расположенным на центральной оси форсунки, перпендикулярной оси канала несущей головки, и с соосной центральному выпускному отверстию выпускной камерой, установленный вплотную к боковым сте кам корпуса вкладыш, кольцевую Камеру по меньшей мере с двумя питающими каналами, образующи 1 основную ступень турбулизации, сообщающими кольцевую и выпускную камеры и распсзложенными тангенциально к стенкам выпускной камеры в плоскостях, пересекающих центральную ось форсунки, и линию подачи жидкости Е1. Недостатком этой форсунки является то, что с -ее помосцью нельзя : получить достаточно однородные частицы с размерами мкм, а также то, что для ее работы требуется давление не менее 3 атм. Цель изобретения - повышение дисперсности распыла. Поставленная цель достигается тем, что в форсунке для распыления жидкости в виде аэрозоля под повышенным давлением, содержащей несущую головку с каналом для подачи жидкости, полый корпус с центральным выпускным отверстием, расположенным на центральной оси форсунки, перпендикулярной оси канала несущей головки, и с соосной центральному выпускному отверстию выпускной камерой, установленный вплотную к ббковым стенкам корпуса вкладыш, кольцевую камеру по меньшей мере с двумя питающими каналами, образующимиосновную ступень турбулизации, сообщающими кольцевую и выпускную камеоы и расположенными тангенциально к стенкам выпускной камеры в плоскостяху пересекающих центральную ось форсунки, и линию подачи жидкости, на входе в кольцевую камеру выполнены, по меньшей мере, два тангенциальных канала, образующих дополнительную ступень турбулизации, причем вкладыш выполнен, по меньшей мере, с одним элементом для отклонения потока жидкости, идущего из дополнительной сту пени турбулизации в основную, на уго 90° от плоскости, проходящей через кольцевую камеру перпендикулярно цен тральной оси форсунки, к выпускному отверстию корпуса. Кроме того, тангенциальные каналы дополнительной ступени турбулизаг ции через выходные .отверстия сообщены с кольцевой камерой,а через вход ные отверстия - с линией подачи жидкости, которая состоит, по крайней мере, из двух выполненных в корпусе каналов, параллельных центральной оси форсун ки. . Элемент для отклонения потока жид кости имеет, по меньшей мере, одну о ражательную или отклоняющую поверхность. Элемент для отклонения потока жид кости может быть выполнен в виде ребер, образованных в местах соединени питающих каналов основной ступени турбулизации с промежуточны канала ми , которые выполнены во вкладыше ил в боковой стенке корпуса, при этом соответственно питающие каналы выпол нены во вкладыше или.в боковой стенке корпуса. Элемент для отклонения может быть также образован выступом в,боковой стенке вкладыша. . . Выступ может быть выполнен либо в периферийной части вкладыша, либо в боковых стенках питающих каналов основной ступени турбулизации, либо |У выходных отверстий, питающих каналов основной ступени турбулизации и тангенциальных каналов дополнительной ступени турбулизации , Вкладыш может быть выполнен с цен тральным выступом, плавно или ступенчато сужаю1чимся в сторону выпускного отверстия корпуса и расположенным напротив него, и ;с дополнительной кольцевой камерой, расположенной 8 плоскости, перпендикулярной цент- ральной оси форсунки, и ссюбщакядейся с тангенциальными каналами дополнительной ступени турбулизации,и .с линией подачи жидкости черезвыполненные во вкладыше вспомогательные тангенциальные каналы, образуюадие -внешнюю ступень турбулизации, .причем на входе в тангенциальнь1е каналы дополнительной ступени турбулизации И на выходе вспомогательных тангенциальных каналов выполнены э ременты для отклонения потока жидкости. .Кроме того, расстояниемежду тор- ; цом центрального выступа вкладыша и входной кромкой выпускного отверстия корпуса составляет 0,01-0,1 мм. Основамие вкладыша размещено в кольцевой камере основной ступени турбулизации, причем выпускная камера расположена между торцом вкладыша и. выпускным отверстием корпуса. Дополнительная кольцевая камера выполнена с поперечным сечением, большим .поперечного сечения кольцевой камеры, к которой подведены питающие каналы дополнительной ступени турбулизации, а последняя из указанных камер выполнена с поперечным сечением., большим поперечного сече- ния внутренней кольцевой камеры, которая вЫпог)нена у выходного торца центрального выступа вкладыша. Питающие.каналы каждой ступени турбулизации выполнены с: плавно уменьшаю14имися проходными сечениями в направлении движения жидкости. ;Внешние стенЮ1 тангенциальных каналов соединены по касательным с периферийными стенками кольцевой камеры, к которым подведены, а внутренние стенки тангенциальных каналов расположены по касательным к периферийным стенкам кольцевых камер с образованием заостренных кромок. . .-Питающие и тангенциальные каналы во вкладыше могут быть выполнены так, что выходные отверстия каналов каждой предыдущей по ходу движения жидкости ступени турбулизации расположены перед входными отверстиями каналов последующей ступени турбулизации. По меньшей мере одна из кольцевых камер может быть выполнена с сужающимся поперечным .сечением в направлении движения по ней жидкости на участках между выходным отверстием соседних каналов, подведенных к ука- занной кольцевой камере. Во вкладыше могут быть выполнены каналы для подачи газа в кольцевую камеру, к осоторой подведены каналы дополнительной ступени турбулизаци. Каналы для подачи газа в кольцевую камеру могут быть выполнены между тангенциальными каналами дополнительной ступени турбулизации. Каналы для подачи газа могут буть расположены по касательным к кольцевбй камере, к которой подведены тангенциальные каналы дополнительной ступени турбулизации. Вкладыш может быть выполнен с рас положенным в канале несущей головки выступом, имеющим наклонную отклоняющую поверхность со стороны одного из каналов линии подачи жидкости , обращенным вершиной навстречу по току жидкости и делящим канал несущей головки на две зоны, примыкающие соответственно к задней и передней стенкам несущей головки, причем стенка несущей головки выполнена с наклонной поверхностью со сто роны другого канала линии подачи жид кости, расположенного .со стороны наклонной поверхности выступа вкладыша. Наклонная поверхность выступа вкладыша расположена под острым углом к боковой стенке несущей головки. Поперечное сечение зоны канала не сущей головки у задней стенки больше поперечного сечения зоны канала у передней стенки несущей головки, при чем отношение углов наклона отклоняющих поверхностей выступов вкладыша и несущей головки к оси канала несущей головки прямо пропорционально отношению площадей поперечных сечений зон канала несущей головки, примыкающих соответственно к ее задней и передней стенкам. На фиг, 1 представлена форсунка, вид спереди; на фиг. 2 - полый корпус форсунки со вкладышем, частичный разрез (первый вариант выполнения); на фиг. 3 то же, горизонтальный разрез , на фиг. - то же, второй ва риант выполнения; на фиг. 5 - форсун ка, продольный разрез (третий вариант выполнения); на фиг. 6 - вкладыш разрез А-А на фиг. 5} на фиг. 7 то же, разрез Б-Б на фиг. 6; на фиг. полый Kopriyd, осевой разрез; на фиг. полый корпус и вкладыш, осевой разрез; на фиг. 10 - вкладыш (вариант выполнения с шестью питающими каналами), поперечный разрез, на фиг. 11 вкладыш (вариант выполнения с тремя ступенями турбулентности), поперечный разрез; на фиг. 12 - то же, осевой разрез на фиг. 13 вкладыш, вариант выполнения с каналами подачи газа; на фиг. И - форсунка (вариант выполнения с каналами прдачи газа и контрольным клапаном), продольный разрез; на фиг. 15 - то же, вид спереди (частичный разрез) ;:на фиг. 16- то же, без контрольного клапана( на фиг, 17 - форсунка (вариант амполнения), продольный разрез. форсунка для распыления жидкости содержит несущую головку 1 с каналом 2 для подачи жидкости и полый корпус 3 с центральным выпускным отверстйем 4, расположенным на центральной оси форсунки 8-В, перпендикулярной оси кайала 2 несущей головки 1, и с выпускной камерой 5, соосной центральному выпускному отверстию . Кроме Того, форсунка содержит вкладыш 6, установленный вплотную к боковым стенкам корпуса 3 и кольцевую камеру 7, по меньшей , с двумя питающими каналами 8, образующими основную ступень турбулентности. Питающие каналы 8 сообщают кольцевую 7 и выпускную 5 камеры и расположены тангенциально к стенкам выпускной камеры 5 в плоскостях, пересекающих центральную ось В-В форсунки. На входе в кольцевую камеру выг лнены, по меньшей мере, два тангенциальных канала 9, образующих дополнительную ступень турбулизации. ВкладЫш б выполнен, по меньшей мере, с одним элементом для отклонения потока жидкости, идущего из до- полнительной ступени турбулизации в основную, на угол 90 от плоскости проходящей через кольцевую камеру 7 перпендикулярно оси В-В форсунки к выпускному отверстию корпуса. Тангенциальные камеры 9 дополнительной ступени турбулизации через выходные отверстия (не обозначены) : сообщены с кольцевой камерой 7, а через входные отверстия (не обозначены) - с линией подачи жидко сти, которая состоит, по меньшей мере, из двух выполненных в корпусе каналов 10,. параллельных оси В-В форсунки. Элемент для отклонения потока жидкости имеет гю меньшей мере, одну отражательную или отклоняющую поверхность;Элемент для отклонения потока жид кости может быгь выполнен в виде ребер 11, образованных в местах соединения питающих каналов 8 основной ступени турбулизации с промежуточными каналами 12, которые выполнены во вкладыше 6. Питающие каналы 13 и промежуточные каналы 14 могут быть образованы с помощью канавок, выполненных в боковой внутренней стенке корпуса 3 (фиг. 4). Элемент для отклонения потока жид кости может быть образован выступом 15 в боковой стенке вкладыша 6 (фиг При выступ 15 может быт выполненв периферийной части вклады ша 6, например в боковых стенках питающих каналов 8 основной ступени турбулизации. Предпочтительно, чтобы выступы 15 были выполнены у выходных отверстий питающих каналов 8 основной сту пени турбулизации и тангенциальных каналов 9 дополнительной ступени тур булизации (фиг. 10-12). Вкладыш 6 выполнен с центральным выступом 16, плавно (фиг. 1-7 9) или ступенчато (фиг. 11, 12 и:;17) сужающимся в сторону выпускного отверстия 4 и расположенным напротив последнего. . На рис. 19 показан пример выполнения вкладыша 6, с шестью каналами 10, сообщенными шестью тангенциальными каналами 9 с кольцевой каме рой 7, и шестью питаю1чими каналами 8. На фиг. 11;показан вариант выпол нения вкладыша 6 с дополнительной кольцевой камерой 17, расположенной в плоскости, перпендикулярной оси форсунки В-В, и сообщающейся с тан генциальными каналами.9 дополнитель ной ступени турбулизации и с канала ми 10 подачи жидкости через выполненные во вкладыше 6 дополнительные тангенциальные каналы 18, образующие внешнюю ступень турбулизации. На входе в тангенциальные каналы 9 дополнительной ступени турбулизации и на выходе дополнительных тангенциальных каналов 18 выполнены элементы для отклонения потока жидкости 15. Расстояние между торцом централь ного выступа 16 вкладыша 6 и входной кромкой выпускного отверстия 4 корпуса 3 составляет 0,01-9,1 мм.. Дополнительная кольцевая камера 17 выполнена с поперечным сечением, большим поперечного сечения кольцевой камеры 7, к которой подведены тангенциальные каналы 9 дополнительной ступени турбулизации, а кольцевая камера 7, в свою очередь, выполнена с поперечным сечением, большим поперечного сечения внутренней кольцевой камеры 19, которая выполнена .у выходного торца центрального выступа 16 вкладыша .6 (фиг. 12). При этом питающие каналы 8, тангенциальные каналы 9 и дополнительные тангенциальные каналы 18 выполнёны с плавно уменьшающимися проходными сечениями в направлении движения жидкости. Сечение канала 2 значительно больше сечений каналов, сообщающихся каналов 2 с выходным отверстием 4, что обеспечивает достаточную скорость жидкости в выходном отверстии и предотвращает забивание этих каналов. . При работе с более вязкой жидкостью требуются каналы большего проходного сечения. Внешние стенки тангенциальных каналов 9 и 18 соединены по касательным с перифреийными стенками кольцевых камер.соответственно 7 и 1 к которым они подведены, а внутренние стенки тангенциальных каналов 9 и 18 расположены по касательным к периферийным стенкам кольцевых камер 7 и 17 соответственно с образованием заостренных кромок 20. Питающие и тангенциальные каналы во вкладыше выполнены так, что выходные отверстия каналов каждой предыдущей по ходу движения |(идкости ступени турбулизации расположены перед , входными отверстиями каналов последующей ступени турбулизации. Такое выполнение устройства обеспечивает возможность всасывания потока жидкости в каждой кольцевой камере в направлении к выходному отверстию 4. Сечение кольцевой камеры равно сумме сечений выходных отверстий подходящих к ней тангенциальных каналов. . По меньшей мере одна из кольцевых камер выполнена с сужающимся поперечным сечением в направлении движения по ней жидкости на участках между .. выходным отверстием соседних кана9лов, подведенных к указанной кольцевой камере. Предложенная форсунка может испол зоваться для распыления материалов, требующих присутствия газообразной среды для образования пены, или для распыления порошкообразных материалов. Поэтому предусмотрен вариант выполнения форсунки, в которой во в| ладыше 6 выполнены каналы 21 для подачи газа в кольцевую камеру 7, к которой подведены каналы 9 дополнительной ступени турбулизации (фиг, 13-16). При этом каналы 21 для подачи га в кольцевую камеру 7 выполнены между тангенциальными каналами 9 дополнительной ступени турбулизации и расположены по касательным к кольцевой камере 7. . Такое выполнение устройства обеспечивает подсос воздуха в форсунку через впускной клапан 22, с помощью которого можно регулировать всасываемое количество воздуха, кольцевой канал 23 и каналы 21. По каналам 21 может всасываться не только воздух, но любая другая текучая среда. На фиг. 17 представлен вариант выполнения форсунки в которой вкла. дыш 6 выполнен с расположенным в канале 2 несущей головки 1 выступом 2k, имеющим наклонную отклоняющую поверхность 25 со стороны одного из каналов 10 линии подачи жидкости, обращенным вершиной навстречу потоку жидкости и делящим канал 2 несущей головки на две зоны 26 и 27, примыкающие соответственно к задней и передней стенкам несущей головки 1 , причем стенка несу1цей головки выполнена с наклонной поверхностью со стороны другого канала 10 линии подачи жидкости, который имеет длину, большую длины канала 10 линии поддчи жидкости, расположенного со стороны наклонной отклоняющей поверхности 25 выступа вкладыша 6. Наклонная поверхность 25 выступа 2 вкладыша расположена под острым углом .cd к боковой стенке несущей головки 1. Поперечное сечение зоны 2б канала 2 несущей головкиV у задней стенки больше поперечного сечения зоны 27 канала у передней стенки несущей го ловки 1, причем отнсхиение углов наклона .отклоняющих поверхностей высту А па 2 вкладыша 6 и несущей головки 1, соответственно Q к | , прямо пропорционально от+ношению площадей поперечных сечений зон 26 и 27 канала 2 несущей головки, примыкающих соответственно к ее задней и передней стенкам. Корпус 3 и вкладыш 6 можно изготовить инжекционным формованием и термически сварить или соединить их друг с другом. Кроме того, по наружной поверхности они могут быть дополнительно соединены.Для предупреждения демонтажа корпуса 3 из несущей головки 1 под напором жидкости предусмотрен кольцевой фланец или гофрированный выступ 28... На корпусе 3 может быть выполнено кольцевое ребро 29 (фиг. 8). Форсунка работает следующим образом. Распыливаемая жидкость по каналу 2 несущей головки 1 подается по каналам 10 линии подачи жидкости последовательно во все тангенциальные и питающие каналы всех ступеней турбулизации и распыляется через выходное отверстие k, Размер капель распыливаемой жидкости может меняться путем изменения зазора между выступом 16 и кольцевым ребром 29 корпуса 3, причем, чем меньше величина этого зазора , тем меньше размер капель. Формула изобретения 1. Форсунка для распыления жидкости в виде аэрозоля под повышенным давлением, содержащая несущую головку с каналом для подачи жидкости, полый корпус с центральным выпускнымотверстием, расположенным на центральной оси форсунки, перпендикулярной оси канала несущей головки, и с соосной центральному выпускному, отверстию выпускной камерой, установленный вплотную к боковым стенкам корпуса вкладыш кольцевую камеру по меньшей мере с двумя питаю{цими каналами, образующими основную ступень турбулизации, сообщающими кольцевую и выпускную камеры и расположенными тангенциально к стенкам выпускной камеры в.плоскостях, пересекающих центральную ось форсунки, и линию подачи жидкости, отличающая с я тем, что, с целью повышения дисперсности распыла, на входе 11 в кольцевую камеру выполнены, по меньшей мере, два тангенциальных канала, образукхцих. дополнительную .ступень турбулизации, причем вкладыш выполне,. по меньшей мере с одним элементом для отклонения .потока жидкости, идущего из дополнительной сту пени турбулизации в основную, на уго 90° от плоскости, прохрдящей через кольцевую камеру перпендикулярно це тральной оси форсунки, к выпускному отверстию корпуса. 2., Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что тангенциальные каналы дополнительной ступен турбулизации через выходные отверсти сообщены с кольцевой камерой, а через входные отверстия - с линией по дачи жидкости, которая состоит, по меньшей мере, из двух выполненных в корпусе каналов, параллельных центральной оси форсунки, 3. Форсунка по п. 1, отлич ющая с я тем,.что элемент для отклонения потока жидкости имеет, по меньшей мере, одну отражательную или отклоняющую поверхность. 4. -Форсунка по п. 1 , отличающаяся тем, что элемент для отклонения потока жидкости выпо нен в виде ребер, образованных в ме тах соединения питающих каналов основной ступени турбулизации с проме жуточными каналами, которые выполне во вкладыше или в боковой стенке корпуса, при этом соответственно пи тающие каналы выполнены во вкладыше или в боковой стенке корпуса. 5.Форсунка по пп. 1 и 3 о т ли чающаяся тем, что элемент для отклонения потока жидкости образован выступом в боковой стенке вкладыша. 6.Форсунка по п. 5, отличающаяся тем, что выступ вы полнен в периферийной части вкладыш 7.Форсунка по п. 5, отличающаяся тем, что выступ выполнен в боковых стенках питающих каналов основной ступени турбулизации. 8.Форсунка по п. 5 отлич ющаяся тем, что выступы выпол нены у выходных отверстий питающих каналов основной ступени турбулизации и тангенциальных каналов, дополнительной ступени турбулизации. 9.Форсунка по п. 1, отлич ющая с я тем, что вкладаии выА12 , полнен с центральным выступом, плавно или ступенчато сужающимся в сторону выпускного отверстия корпуса расположе4ным напротив него, и с дополнительной кольцевой камерой, расположенной в плоскости, перпендикулярной .центральной оси форсунки, и сообщающейся с тангенциальными каналами дополнительной ступени турбулизации и с линией подачи жидкости через выполненные во вкладыше дополнительные тангенциальные каналы,, образующие внешнюю ступень турбулизации, причем на входе а тангенциальные каналы дополнительной ступени турбулизации и на выходе дополнительных тангенциальных каналов выполне-, ны элементы для отклонения потока жидкости.. 10.Форсунка по п. 9, отличающаяся тем, что расстояние между торцом центрального выступа вкладыша и входной кромкой вьг пускного отверстия корпуса составляет 0,01-0,1 мм. 11.Форсунка по п. 9, отличающаяся тем, что основание вкладыша размещено в кольцевой камере основной ступени турбулизации, причем выпускная камера расположена между торцом вкладыша и выпускным отверстием корпуса. 12.Форсункапо пп. , Р т личающ. аяся тем, что дополнительная кольцевая камера выполнена с поперечным сечением, большим поперечного сечения кольцевой камеры, к которой подведены.тангенциальные каналы дополнительной ступени турбулизации, а последняя из указанных камер выполнена с поперечным сечением,j. большим поперечного сечения внутренней кольцевой камеры, которая выполнена у выходного торца центрального выступа вкладыша. 13.Форсунка по п. 9, отличающаяся тем, что питающие каналы каждой ступени турбулизации выполнены с плавно уменьшающимися проходными сечениями в направлении движения жидкости. Н. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что внешние стенки тангенциальных каналов соединены по касательным с периферийными стенками кольцевой камеры, к которой они подведены, а внутренние -стенки тангенциальных каналов расположены по касательной к периферийным стен139кам кольцевых камер с образованием . заостренных кромок. 15.Форсунка по п. 9, отличающаяся тем, что питающие и тангенциальные каналы во вкладыше выполнены так, что выходные отверстия каналов каждой предыдущей по ходу движения жидкости ступени турбулизации расположены перед входными отверстиями каналов последующей ступени турбулизации. 16.Форсунка по п. 9, о т л и W чающаяся тем, что по меньшей мере, одна из кольцевых камер выполнена с сужающимся поперечным сечением в направлении движения по ней жидкос-ти на участках между выходными отверстиями соседних каналов, подведенных к указанной кольцевой камере 17..Форсунка по п. 1, о т л и .ше выполнены каналы для подачи газа в кольцевую камеру, к которой подведены каналы дополнительной ступени турбулизации.. 18.Форсунка по п. 17, о т л и чающаяся тем, что каналы для подачи газа в кольцевую камеру выполнены между тангенциальными кана лами дополнительной ступени турбулизации. 19.Форсунка по п. 18, о т л и ч а ю щ ёР я с я тем , что каналы дл подачи газа расположены по касательным к кольцевой камере, к которой по ведены тангенциальные каналы дополни тельной ступени турбулизации, 20.Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что вкладыш выполнен с расположенным в канале не ) сущей головки выступом, имегадим на клонную отклоняющую поверхность со стороны одного из каналов линии подачи жидкости, обращенным вершиной навстречу потоку жидкости и делящим канал несущей головки на две зоны, примыкающие соответственно к задней и передней стенкам несущей головки , причем стенка несущей головки в.ыполнена с наклонной поверхностью со стороны другого канала линии подачи жидкости, расположенного со стороны наклонной поверхности выступа вкладыша. 21.Форсунка по п. 20, о т л и чающаяся тем, что наклонная поверхность выступа вкладыша расположена под острым углом к боковой стенке несущей головки. 22.Форсунка по п. 21, отличающаяся тем, что поперечное сечение зоны канала несущей головки у задней стеню больше поперечного сечения зоны канала у передней стенки несущей головки, причем отношение углов наклона отклоняющих поверхностей выступов вкладыша и несущей головки к оси канала несущей головки прямо .Пропорционально отношению площадей поперечных сечений зон канала несущей головки, примыкающих соответственно к ее задней и передней стенкам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3652018, кл. ,. опублик. 1972 (прототиг Приоритет по п у н к т а м: 02.08.77 по пп. 1-3 .02.78 по пп. it-22 fff.

А

5

Фм.10

д

20

19

фиг.11

фиг. 12

tUs.16

10 21

фиг.1&