PL212229B1

PL212229B1 - Two-medium sprinkler nozzle

Info

Publication number: PL212229B1
Application number: PL380329A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Prostański; Janusz Sedlaczek; Piotr Rojek; Andrzej Meder; Krzysztof Karaźniewicz
Original assignee: Inst Techniki Gorniczej Komag; Karaźniewicz Krzysztof Zakład Mekh Precyzyjnej Zp Stalmet
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2012-08-31
Also published as: PL380329A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest dwuczynnikowa dysza zraszająca z wewnętrznym mieszaniem czynników gazowego oraz ciekłego, przeznaczona do systemów zraszania zwłaszcza w górnictwie, stosowanych do strącania i izolacji pyłów lub rozrzedzania nagromadzeń metanu.The subject of the invention is a two-factor spraying nozzle with internal mixing of gaseous and liquid media, intended for spraying systems, especially in mining, used for the precipitation and isolation of dust or for the dilution of methane accumulations.

Znane jest z rosyjskiej publikacji p.t. “Instalacja i urządzenia dla kompleksowego odpylania w kopalniach węglowych, odkrywkach i zakładach wzbogacających-Katalog” wydanej w 1979 roku przez Ministerstwo Przemysłu Węglowego ZSRR, rozwiązanie dyszy dwuczynnikowej stosowanej w górnictwie. Konstrukcję dyszy stanowi jednolity korpus zapewniają cy szczelne osadzenie go, przy zastosowaniu odpowiednich pierścieni uszczelniających, w dwu rurowych kolektorach doprowadzających do dyszy wodę i sprężone powietrze. Czynniki te doprowadzane są do ukształtowanej w korpusie stożkowej komory mieszania, znajdującej się u wylotu dyszy. Jeden z czynników doprowadzany jest otworem centralnym od tyłu korpusu, zaś drugi czynnik dostaje się do wylotowej komory mieszania, kilkoma ukośnymi otworami, wykonanymi w przedniej części korpusu. Wadą tego rozwiązania są duże gabaryty, niedostatecznie dokładne wymieszanie czynników oraz duże ilości zużywanych czynników.It is known from the Russian publication p.t. "Installation and equipment for comprehensive dedusting in coal mines, open pits and enrichment plants-Catalog" issued in 1979 by the Ministry of Coal Industry of the USSR, a solution of a two-fluid nozzle used in mining. The structure of the nozzle is made of a single body which ensures tight seating, with the use of appropriate sealing rings, in two tubular manifolds supplying water and compressed air to the nozzle. These factors are fed to the conical mixing chamber shaped in the body, located at the outlet of the nozzle. One of the media enters the central opening from the rear of the body, and the other enters the outlet mixing chamber through several oblique openings in the front of the body. The disadvantages of this solution are large dimensions, insufficiently thorough mixing of the factors and large amounts of consumed factors.

Znane są też rozwiązania dwuczynnikowych dysz zraszających z katalogów międzynarodowych firm jak Lechler, Bete i Spraying Systems. Budowa tych dysz składa się z korpusu, w którym wykonany jest centralny otwór dla doprowadzenia wody oraz co najmniej jeden skośny otwór dla doprowadzenia najczęściej sprężonego powietrza. Pozostałymi elementami dyszy są nakładka z otworem lub otworami wylotowymi oraz nakrętka scalająca nakładkę z korpusem. Mieszanie czynników odbywa się w komorze utworzonej między przednią powierzchnią korpusu, a wewnętrzną powierzchnią nakładki. Rozwiązania dysz producentów Lechler, Bete i Spraying Systems charakteryzują się skomplikowanym wykonaniem i zbyt delikatną budową, która nie jest przystosowana do warunków kopalnianych. Ponadto dysze te zużywają zbyt duże ilości sprężonego powietrza w stosunku do wymagań stawianych tego typu urządzeniom przeznaczonym dla górnictwa węglowego.There are also solutions of two-fluid spray nozzles from the catalogs of international companies such as Lechler, Bete and Spraying Systems. The structure of these nozzles consists of a body in which there is a central opening for supplying water and at least one oblique opening for supplying, most often, compressed air. The remaining elements of the nozzle are a cap with an outlet orifice and a nut that integrates the cap with the body. The mixing of the factors takes place in the chamber formed between the front surface of the body and the inner surface of the cap. The solutions of nozzles by Lechler, Bete and Spraying Systems are characterized by complicated workmanship and too delicate structure, which is not adapted to the mining conditions. In addition, these nozzles consume too much compressed air in relation to the requirements for this type of equipment intended for coal mining.

Innym znanym rozwiązaniem jest inżektorowe urządzenie zraszające przedstawione w polskim opisie patentowym PL 193928. Rozwiązanie to składa się z korpusu w kształcie obrotowej bryły z przelotowym otworem i osadzonej w nim zraszają cej dyszy wodnej. W górnej części korpusu wykonane są skośne otwory łączące atmosferę z wewnętrzną komorą mieszania, przez które zasysane jest atmosferyczne powietrze w wyniku wtryskiwanego do tej komory strumienia wody kierowanej tam przez dyszę osadzoną centralnie w tym korpusie. Dla zwiększenia efektu mieszania czynników wyloty skośnych otworów wprowadzających do komory korpusu zasysane powietrze usytuowane są stycznie w stosunku do komory mieszania. Niedogodnością rozwią zania pokazanego w opisie patentowym PL193928 jest skomplikowana budowa, duże gabaryty urządzenia oraz konstrukcja niedostosowana do zasilania sprężonym czynnikiem gazowym.Another known solution is the injector spraying device presented in the Polish patent description PL 193928. This solution consists of a body in the shape of a rotating body with a through hole and a water spray nozzle embedded in it. In the upper part of the body, there are oblique openings connecting the atmosphere with the internal mixing chamber, through which atmospheric air is sucked in as a result of the water jet injected into this chamber directed there by a nozzle located centrally in this body. In order to increase the mixing effect of the media, the outlets of the oblique openings introducing the sucked air into the body chamber are located tangentially to the mixing chamber. The disadvantage of the solution shown in the patent description PL193928 is the complicated structure, large dimensions of the device and the structure not adapted to supply with a compressed gas agent.

Znana jest też z opisu patentowego EP 0 691 183 dysza zraszająca przeznaczona w szczególności do czyszczenia kamienia i/lub powierzchni metalowych. Dysza zraszająca posiada w korpusie dwie komory mieszania czynników zraszania umieszczone jedna za drugą, gdzie pierwsza wstępna komora połączona jest z króćcem przewodu doprowadzającego jeden z czynników zraszania i ma wlotowy prostopadły do osi wzdłużnej otwór doprowadzający drugi czynnik. Druga komora robocza ma użebrowany łącznik oraz drugi zawirowujący łącznik zaopatrzony w łopatki. Wylot z komory roboczej jest pośrednio połączony z wylotem dyszy, poprzez elementy łączników. Istota tego rozwiązania polega na tym, że na wewnętrznej ścianie łącznika ma łopatki promieniowo osadzone do osi wzdłużnej, które to łopatki mają wymienne ostrza i są, służą do regulacji przepływu medium.Also known from EP 0 691 183 is a spray nozzle intended in particular for cleaning stone and / or metal surfaces. The spraying nozzle has in its body two mixing chambers of spraying agents arranged one behind the other, where the first preliminary chamber is connected with the stub pipe for supplying one of the spraying media and has an inlet opening perpendicular to the longitudinal axis for the second factor. The second working chamber has a ribbed connector and a second swirl connector provided with blades. The outlet from the working chamber is indirectly connected to the outlet of the nozzle, through the elements of connectors. The essence of this solution lies in the fact that on the inner wall of the connector it has blades radially mounted to the longitudinal axis, which blades have replaceable blades and are used to regulate the flow of the medium.

Celem wynalazku jest uproszczenie konstrukcji dyszy, zapewnienie optymalnego wymieszania dwu czynników gazowego i ciekłego, oraz zminimalizowanie ilości zużywanych czynników przy równoczesnym uzyskaniu efektywnego działania dyszy.The object of the invention is to simplify the design of the nozzle, to ensure an optimal mixing of the two gaseous and liquid media, and to minimize the amount of consumed media while achieving effective nozzle operation.

Dwuczynnikowa dysza zraszająca z wewnętrznym mieszaniem czynników, gazowego i ciekłego, do rozpylania powstałej mieszaniny cieczy i gazu, w korpusie której wykonane są kanały do przepływu cieczy, gazu i ich mieszaniny oraz osiowa komora mieszania tych czynników, charakteryzuje się tym, że ma wymienne wlotowe wkładki z dolotowymi otworami oraz wylotową wkładkę z wylotowym otworem mieszaniny zraszającej. Dolotowy otwór czynnika gazowego i wlotowy otwór cieczy oraz wylotowy otwór strumienia zraszania są połączone z osiową komorą mieszania.A two-factor spraying nozzle with internal mixing of gas and liquid media, for spraying the resulting mixture of liquid and gas, in the body of which there are channels for the flow of liquid, gas and their mixtures, and an axial mixing chamber for these factors, characterized by the fact that it has replaceable inlet inserts with inlet ports and an outlet insert with an outlet port for the sprinkling mixture. The gas medium inlet and the liquid inlet and the outlet of the spray stream are connected to the axial mixing chamber.

Dolotowy otwór czynnika gazowego jest korzystnie zbieżny w kierunku wylotu z dyszy. Wylotowy otwór wylotowej wkładki posiada od strony połączenia z komorą część ukształtowaną w formie stożka, walca lub czaszy kulistej.The inlet orifice of the gaseous medium is preferably tapered towards the outlet of the nozzle. The outlet opening of the insert outlet has a cone, cylinder or spherical bowl-shaped part on the side of the connection with the chamber.

PL 212 229 B1PL 212 229 B1

Zaletą dyszy według wynalazku jest jej funkcjonalność i prostota pod względem konstrukcyjnym i wykonawczym, która pozwala ograniczyć ilość zużywanych czynników w procesie skutecznego zraszania.The advantage of the nozzle according to the invention is its functionality and simplicity in terms of design and implementation, which allows to reduce the amount of media consumed in the effective spraying process.

Rozwiązanie według wynalazku pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dyszę w przekroju wzdłużnym, fig. 2 tą samą dyszę w widoku z góry od strony wylotowej, fig. 3 odmianę dyszy w pół przekroju wzdłużnym i pół widoku, fig. 4 inną odmianę dyszy w przekroju wzdłużnym i fig. 5 tą samą odmianę dyszy w widoku z góry od strony wylotowej.The solution according to the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows the nozzle in a longitudinal section, fig. 2 the same nozzle in a top view from the outlet side, fig. 3 a variant of the nozzle in a half longitudinal section and a half view, fig. 4 another variant of the nozzle in longitudinal section and Fig. 5 the same variant of the nozzle in a top view from the outlet side.

Dwuczynnikowa dysza zraszająca z wewnętrznym mieszaniem czynników według wynalazku składa się z korpusu 1 oraz w osadzonych w nim osiowo dwu wkładek, wkładki wlotowej 2 i wkładki wylotowej 3. Wkładki 2 i 3 mogą być osadzone w korpusie 1 rozłącznie, na przykład połączeniem gwintowym lub w sposób trwały, na przykład poprzez klejenie. Korpus 1 posiada w górnej części sześciokątny kołnierz 4, następnie poniżej walcową część 5 oraz u dołu gwintowaną część 6 dla osadzenia dyszy. W korpusie 1 znajduje się osiowa komora 7 mieszania czynników o przekroju poprzecznym D. Komora ta jest usytuowana między wkładkami 2 i 3 zamykającymi korpus 1. Do komory mieszania 7 ma ujście dolotowy otwór 8 dla doprowadzenia czynnika gazowego, łączący obwodowy rowek 9 z komorą 7. Ponadto korpus 1 posiada obwodowe rowki 10 i 11 dla osadzenia w nich uszczelniających pierścieni 12 i 13. Wlotowa wkładka 2 posiada wlotowy otwór 14 o przekroju poprzecznym A, łączący osiową komorę 7 z atmosferą. Wylotowa wkładka 3 również posiada wylotowy otwór 15 o przekroju poprzecznym C, połączony z komorą 7, przy czym wylotowy otwór 15 może posiadać kształt walcowy (fig. 1) lub kształt zbieżnego stożka w kierunku wylotu (jak pokazano na fig. 3) albo kształt czaszy kulistej (fig. 4). Obydwie wkładki 2 i 3 posiadają odpowiednio wystające poza korpus 1 części 16 i 17 o przekroju kwadratowym dla założenia klucza ułatwiającego ich wkręcenie lub wykręcenie. W przypadku rozłącznego połączenia wkładek 2 i 3 z korpusem 1 uszczelnienie tych połączeń zrealizowane jest odpowiednio za pomocą płaskich uszczelek 18 i 19. Możliwe jest również, jak to pokazano na fig. 3, zastosowanie podobnej trzeciej wlotowej wkładki 20 z dolotowym otworem 8 czynnika gazowego, osadzonej w korpusie 1 tak, że jej przelotowy otwór 8 będzie prostopadły do osi wzdłużnej komory mieszania 7.The two-fluid spray nozzle with internal mixing of agents according to the invention consists of a body 1 and two inserts axially supported therein, an inlet insert 2 and an outlet insert 3. The inserts 2 and 3 may be detachably mounted in the body 1, for example by a threaded connection or in a manner durable, for example by gluing. The body 1 has a hexagonal flange 4 at the top, then a cylindrical part 5 below and a threaded part 6 at the bottom for mounting the nozzle. In the body 1 there is an axial chamber 7 for mixing media with a cross-section D. This chamber is located between the inserts 2 and 3 closing the body 1. The mixing chamber 7 has an opening 8 for feeding the gas medium, connecting the circumferential groove 9 with the chamber 7. Moreover, the body 1 has circumferential grooves 10 and 11 for receiving sealing rings 12 and 13 therein. The inlet insert 2 has an inlet opening 14 with a cross-section A, connecting the axial chamber 7 with the atmosphere. The outlet insert 3 also has an outlet 15 with a cross section C connected to the chamber 7, the outlet 15 can be cylindrical (fig. 1) or tapered towards the outlet (as shown in fig. 3) or a dome shape. spherical (fig. 4). Both inserts 2 and 3 have, respectively, parts 16 and 17 with a square cross-section protruding beyond the body 1, for mounting a key to facilitate their screwing in or unscrewing them. In the case of a detachable connection of the inserts 2 and 3 to the body 1, the sealing of these connections is realized by means of flat gaskets 18 and 19, respectively. It is also possible, as shown in Fig. 3, to use a similar third inlet insert 20 with an inlet opening 8 of the gas medium, embedded in the body 1 so that its through hole 8 will be perpendicular to the longitudinal axis of the mixing chamber 7.

Na fig. 4 i fig. 5 pokazano dyszę, która charakteryzuje się odmiennym kształtem korpusu 1 oraz tym, że posiada tylko jedną wkładkę wylotową 3. Korpus 1 posiada górną stożkową część 21, środkową część 22 w kształcie sześciokąta i o mniejszym przekroju gwintowaną dolną część 23 dla osadzenia dyszy. W korpusie 1 znajduje się osiowa komora 7 mieszania czynników, do której od spodu doprowadzony jest wlotowy otwór 14 o mniejszym przekroju w stosunku do przekroju D komory 7. Ponadto komora 7 połączona jest z obwodowym rowkiem 9 co najmniej jednym ukośnym otworem 8, zbieżnym z komorą 7 w kierunku wylotu dyszy. Rowek 9 usytuowany jest w przedstawionej odmianie dyszy od spodu dolnej powierzchni sześciokątnej części 22 korpusu 1. Od góry w korpusie 1 osadzona jest wylotowa wkładka 3 z wylotowym otworem 15, który od strony połączenia z komorą 7 posiada część 24 ukształtowaną korzystnie w postaci czaszy kulistej. Część 24 otworu 15 może mieć też inny kształt, na przykład stożkowy.Figures 4 and 5 show a nozzle which is characterized by a different shape of the body 1 and having only one outlet insert 3. The body 1 has an upper conical portion 21, a central hexagonal portion 22 and a threaded lower portion 23 of a smaller cross section. to seat the nozzle. In the body 1 there is an axial chamber 7 for mixing media, to which from the bottom there is an inlet opening 14 of a smaller cross-section than the cross-section D of the chamber 7. Moreover, the chamber 7 is connected to the circumferential groove 9 by at least one oblique opening 8 converging with the chamber. 7 towards the nozzle outlet. In the shown variant of the nozzle, the groove 9 is located on the underside of the lower surface of the hexagonal part 22 of the body 1. From the top, the body 1 is fitted with an outlet insert 3 with an outlet opening 15, which has a part 24, preferably in the form of a spherical cup, from the connection side with the chamber 7. The portion 24 of the opening 15 can also have a different shape, for example conical.

Działanie dyszy według wynalazku polega na tym, że czynniki, jeden gazowy a drugi ciekły, doprowadzane są oddzielnie dolotowymi otworami 8 i 14 do komory mieszania 7, gdzie następuje wymieszanie czynników, a następnie tak powstała mieszanina w postaci strumienia zraszania zostaje wyrzucona z dużą energią przez wylotowy otwór 15.The operation of the nozzle according to the invention is based on the fact that the media, one gaseous and the other liquid, are fed separately through the inlet openings 8 and 14 to the mixing chamber 7, where the factors are mixed, and then the mixture thus formed in the form of a spray jet is ejected with great energy through outlet hole 15.

Przeprowadzane badania nad dyszami według wynalazku wykazały, że dla efektywnego ich działania istotna jest zależność między wielkościami przekrojów A i B poszczególnych otworów 14 i 8 dopływowych czynników a przekrojem C otworu wylotowego 15, a także przekrojem D komory 7 mieszania czynników. Jest to również istotne w aspekcie zminimalizowania ilości zużywanych czynników. Okazało się, że najkorzystniejsze efekty uzyskuje się, gdy wielkość przekroju A, otworu 14 dopływowego cieczy stanowi od 0,5 do 2,0 wielkości przekroju B otworu 8 dopływowego czynnika gazowego oraz wielkość przekroju B otworu 8 dopływowego czynnika gazowego stanowi od 0,5 do 2,0 wielkości przekroju C otworu 15 wylotowego, przy czym przekrój D komory mieszania 7 jest większy od przekroju A, B i C odpowiednich otworów dopływowych 14, 8 i otworu wylotowego 15.The research carried out on the nozzles according to the invention has shown that for their effective operation, the relationship between the dimensions of the cross-sections A and B of the individual openings 14 and 8 of the influencing agents and the cross-section C of the outlet opening 15, as well as the cross-section D of the medium mixing chamber 7 is essential. It is also important in terms of minimizing the amount of consumed factors. It has turned out that the most favorable effects are obtained when the size of the cross-section A, the liquid inlet port 14 is 0.5 to 2.0 times the size of the cross-section B of the gaseous medium inlet port 8, and the cross-sectional size B of the gaseous medium inlet port 8 is from 0.5 to 2.0. 2.0 times the size of the cross section C of the outlet opening 15, with the cross section D of the mixing chamber 7 being greater than the cross section A, B and C of the respective inlet openings 14, 8 and outlet 15.

Claims

1. A two-factor spraying nozzle with internal mixing of gas and liquid media, for spraying the resulting mixture of liquid and gas, in the body of which there are channels for the flow of liquid, gas and their mixtures, and an axial mixing chamber for these factors, characterized in that it has replaceable inlet inserts (2) and / or (20) with inlet openings (18) and (14) and an outlet insert (3) with an outlet opening (15) of the spray mixture.

2. A two-factor spray nozzle as claimed in claim The method of claim 1, characterized in that the inlet port (8) of the gaseous medium and the inlet port (14) of the liquid and the outlet port (15) of the spray stream are connected directly to the axial mixing chamber (7).

3. A two-fluid spray nozzle as claimed in claim 2. The apparatus of claim 2, characterized in that the inlet opening (8) is preferably tapered towards the outlet of the nozzle.

4. A two-fluid spray nozzle as claimed in claim 1, The outlet of claim 1, characterized in that the outlet opening (15) of the outlet insert (3) has a cone, cylinder or spherical cup-shaped part (24) on the connection side with the chamber (7).