RU2284868C1 - Распылитель жидкости - Google Patents

Распылитель жидкости Download PDF

Info

Publication number
RU2284868C1
RU2284868C1 RU2005108634/12A RU2005108634A RU2284868C1 RU 2284868 C1 RU2284868 C1 RU 2284868C1 RU 2005108634/12 A RU2005108634/12 A RU 2005108634/12A RU 2005108634 A RU2005108634 A RU 2005108634A RU 2284868 C1 RU2284868 C1 RU 2284868C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outlet
partition
chamber
liquid
atomizer
Prior art date
Application number
RU2005108634/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005108634A (ru
Inventor
Андрей Леонидович Душкин (RU)
Андрей Леонидович Душкин
Александр Владимирович Карпышев (RU)
Александр Владимирович Карпышев
Original Assignee
Андрей Леонидович Душкин
Александр Владимирович Карпышев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Леонидович Душкин, Александр Владимирович Карпышев filed Critical Андрей Леонидович Душкин
Priority to RU2005108634/12A priority Critical patent/RU2284868C1/ru
Priority to PCT/RU2006/000091 priority patent/WO2006104418A2/en
Publication of RU2005108634A publication Critical patent/RU2005108634A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2284868C1 publication Critical patent/RU2284868C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к средствам генерации газокапельных потоков плоской формы. Изобретение может использоваться в системах пожаротушения, в устройствах для полива, в технологическом оборудовании различного назначения, предназначенном для дезактивации, дезодорации и нанесения различного рода покрытий, а также в качестве средства охлаждения. Распылитель жидкости содержит корпус с двумя перегородками. Перегородки разделяют внутреннюю полость корпуса вдоль направления течения жидкости на напорную и выходную камеру. В первой перегородке выполнены два цилиндрических отверстия одинакового диаметра, расположенные симметрично относительно оси симметрии напорной камеры. Во второй перегородке, служащей торцевой стенкой корпуса распылителя, выполнено выходное отверстие распылителя. Выходное отверстие распылителя расположено соосно выходной камере. Размеры выходного отверстия распылителя выбираются из условия: проекция кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки должна разделять поперечное сечение каждого из двух отверстий, выполненных в первой перегородке, на два сегмента, причем площадь Sc сегмента, расположенного внутри проекции кромки выходного отверстия, соответствует условию: 0,3≤Sс/S≤0,6, где S - площадь поперечного сечения отверстия, выполненного в первой перегородке. Боковая поверхность выходной камеры выполняется сужающейся в направлении течения жидкости и может быть образована конической или коноидальной поверхностью. Угол наклона образующей боковой конической поверхности выходной камеры к оси симметрии напорной камеры может составлять от 15 до 50°. Распылитель жидкости позволяет генерировать высокоскоростные плоские широконаправленные газокапельные потоки, обладающие пространственной однородностью при минимальных потерях энергии, связанных с генерацией потока. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к средствам генерации газокапельных потоков плоской формы. Изобретение может использоваться в системах пожаротушения, в устройствах для полива, в технологическом оборудовании различного назначения, предназначенном для дезактивации, дезодорации и нанесения различного рода покрытий, а также в качестве средства охлаждения.
Из патента US 3635407 (опубликован 18.01.1972, МПК В 05 В 1/26) известен распылитель жидкости, содержащий корпус с двумя перегородками. Перегородки разделяют внутреннюю полость корпуса вдоль направления течения жидкости на напорную камеру и выходную камеру. В первой перегородке выполнены два отверстия равного диаметра, расположенные симметрично относительно оси симметрии напорной камеры. Вторая перегородка служит торцевой стенкой корпуса распылителя. Во второй перегородке выполнено выходное отверстие распылителя. Напорная камера соединена с трубопроводом подачи жидкости.
Распылитель жидкости снабжен рассекателем, установленным соосно корпусу за плоскостью выходного отверстия. Боковая поверхность рассекателя, обращенная к выходному отверстию распылителя, имеет коноидальную форму. Рассекатель установлен на стержне, проходящем через выходное отверстие распылителя, и закреплен на первой перегородке. Поперечное сечение выходного отверстия имеет кольцевую форму.
Жидкость из подводящего трубопровода поступает в напорную камеру корпуса, в которой происходит расширение потока и выравнивание давления жидкости по поперечному сечению камеры. Далее жидкость из напорной камеры через отверстия, выполненные в первой перегородке, поступает в выходную камеру. В выходной камере скорость потока жидкости постепенно увеличивается по мере сужения проточного канала в направлении к выходному отверстию распылителя.
Формирование распыленного потока жидкости осуществляется в процессе течения жидкости вдоль направляющей профилированной поверхности рассекателя и последующего истечения через кольцевое выходное отверстие распылителя.
При использовании известного устройства обеспечивается равномерное орошение поверхности за счет предварительного выравнивания давления рабочей жидкости по поперечному сечению напорной камеры. Кроме того, с помощью известного устройства обеспечивается регулирование направления течения распыленного потока, величины расхода жидкости и степени дисперсности распыла посредством осевого перемещения рассекателя относительно выходного отверстия.
Однако из-за потерь кинетической энергии жидкости, возникающих в результате взаимодействия высокоскоростного потока с профилированной поверхностью рассекателя, ограничивается дальнобойность генерируемого газокапельного потока.
В патенте US 4813610 (опубликован 21.03.1989, МПК В 05 В 1/26) описан распылитель (инжектор) жидкости, содержащий корпус с двумя камерами: напорной и выходной. Камеры разделены перегородкой, в которой выполнены два отверстия равного диаметра, расположенные симметрично относительно оси симметрии напорной камеры. В торцевой части корпуса выполнено выходное отверстие распылителя, расположенное соосно оси симметрии напорной камеры. Поперечное сечение выходного отверстия распылителя имеет форму круга. Боковая поверхность выходной камеры выполнена с входным участком цилиндрической формы и выходным участком конической формы, плавно сужающимся в направлении течения жидкости. Конический участок камеры выполняет функцию дефлектора в конструкции распылителя.
Струи жидкости, истекающие из напорной камеры через отверстия, выполненные в перегородке, движутся вдоль стенок цилиндрического участка параллельно оси симметрии камеры. При взаимодействии параллельных струй жидкости с конической поверхностью выходного участка камеры происходит отклонение струй навстречу друг другу.
Формирование мелкодисперсного распыленного потока жидкости происходит в результате соударения струй за плоскостью выходного отверстия распылителя. В зависимости от выбранных размеров конического дефлектора генерируются либо два распыленных потока жидкости, либо один конусообразный поток с овальным поперечным сечением.
Следует отметить, что вследствие значительной протяженности выходной камеры при движении струй до области формирования распыленного потока кинетическая энергия струй непроизводительно расходуется на трение о воздух, заполняющий камеру.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является распылитель жидкости по патенту US 2626836 (опубликован 27.01.1953, МПК В 05 В 1/26). Известный распылитель содержит корпус с двумя перегородками. Перегородки разделяют внутреннюю полость корпуса вдоль направления течения жидкости на напорную и выходную камеру.
В первой перегородке выполнены два отверстия равного диаметра, расположенные симметрично относительно оси симметрии напорной камеры. Во второй перегородке, служащей торцевой стенкой корпуса распылителя, выполнено выходное отверстие распылителя, расположенное соосно оси симметрии напорной камеры. Конструкция распылителя позволяет перемещать торцевую стенку распылителя относительно первой перегородки.
Корпус распылителя состоит из двух разъемных частей, соединенных посредством резьбового соединения. Выходная камера распылителя имеет цилиндрическую форму. За выходным отверстием распылителя может устанавливаться дополнительный отражатель с наклонной направляющей поверхностью. Плоскость отражателя расположена под острым углом к плоскости выходного отверстия распылителя.
Образование потока распыленной жидкости с помощью известного устройства происходит за счет взаимодействия струй жидкости, сформированных в отверстиях первой перегородки, с внутренней поверхностью торцевой стенки корпуса распылителя и кромками выходного отверстия. Сформированный мелкодисперсный газокапельный поток истекает через выходное отверстие распылителя.
Устройству-прототипу также присущ недостаток, связанный с существенными потерями кинетической энергии, возникающими в результате торможения потока жидкости при соударении с поверхностью отражателя. При соударении струй жидкости с торцевой стенкой корпуса распылителя возникают обратные потоки жидкости, двигающиеся навстречу струям, истекающим из отверстий первой перегородки.
Задачей настоящего изобретения является создание распылителя жидкости, с помощью которого можно генерировать высокоскоростные плоские широконаправленные газокапельные потоки. При этом генерируемые потоки должны обладать высокой пространственной однородностью, высокой дальностью подачи капель рабочей жидкости и минимальными непроизводительными потерями кинетической энергии.
Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности генерации дальнобойных широконаправленных потоков. В частности, при использовании распылителя жидкости в качестве средства пожаротушения (в составе пожарно-технического оборудования) технический результат может проявляться в повышении эффективности тушения высокотемпературных очагов возгорании. Данный эффект связан с высокой равномерностью интенсивного орошения высокотемпературного очага возгорания большой площади при условии возможности удаления от него на безопасное расстояние оборудования и персонала. В этом случае при минимальных затратах подводимой энергии и минимальном расходе рабочей жидкости обеспечивается эффективное охлаждение площади поверхности очага возгорания. Кроме того, интенсивное и однородное орошение всей площади очага возгорания позволяет перекрыть доступ кислорода к высокотемпературной зоне очага возгорания.
Технический результат достигается при использовании распылителя жидкости, содержащего корпус с двумя перегородками, разделяющими внутреннюю полость вдоль направления течения жидкости корпуса на напорную камеру и выходную камеру. В первой перегородке выполнены два отверстия равного диаметра, расположенные симметрично относительно оси симметрии напорной камеры. Во второй перегородке, служащей торцевой стенкой корпуса распылителя, выполнено выходное отверстие распылителя, расположенное соосно выходной камере.
Согласно настоящему изобретению размеры выходного отверстия распылителя выбраны такими, чтобы проекция кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки разделяла поперечное сечение каждого из двух отверстий, выполненных в первой перегородке, на два сегмента. Площадь SC сегмента, расположенного внутри проекции кромки выходного отверстия, должна соответствовать условию: 0,3≤SC/S≤0,6, где S - площадь поперечного сечения отверстия, выполненного в первой перегородке. Кроме того, боковая поверхность выходной камеры распылителя выполняется сужающейся в направлении течения жидкости.
Совокупность перечисленных выше существенных признаков изобретения определяет возможность достижения технического результата за счет генерации плоского веерообразного распыленного потока жидкости с высокой кинетической энергией капель. Угол раскрытия генерируемого потока в плоскости, перпендикулярной линии, проходящей через центры отверстий первой перегородки, составляет от 90 до 120°.
Генерация такого потока осуществляется за счет взаимодействия за плоскостью выходного отверстия двух дугообразных распыленных потоков, образованных на кромке выходного отверстия. Дугообразные пеленообразные потоки образуются в результате растекания жидкости по боковой поверхности выходной камеры. Возможность растекания жидкости, в свою очередь, определяется заданным взаимным расположением отверстий, выполненных в первой перегородке, и кромки выходного отверстия распылителя. Данное взаимное расположение элементов конструкции распылителя характеризуется соотношением площадей сегментов поперечного сечения каждого из отверстий. Сегменты отверстий разделены проекцией кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки.
Дальнейшее формирование общего газокапельного потока обусловлено столкновением двух симметричных дугообразных распыленных потоков в пространственной области, расположенной за срезом выходного отверстия распылителя. Эффективная генерация широконаправленного веерообразного газокапельного потока осуществляется также за счет образования в пространственной области, ограниченной двумя дугообразными распыленными потоками, зоны пониженного статического давления. Образование такой области способствует сближению и последующему столкновению двух симметричных распыленных потоков.
Формирование распыленных газокапельных потоков происходит в выходной камере корпуса распылителя за счет взаимодействия двух струй, образованных при истечении жидкости через два отверстия в первой перегородке. Экспериментальные исследования показали, что для достижения требуемого результата параметры струй должны удовлетворять следующим условиям:
- линейные скорости струй не должны существенно различаться;
- расходы жидкости для каждой струи не должны существенно различаться;
- векторы скоростей струй должны быть направлены параллельно оси симметрии выходной камеры распылителя;
- генерируемые струи должны частично пересекаться с кромкой выходного отверстия распылителя.
При выполнении боковой поверхности выходной камеры плавно сужающейся в направлении течения жидкости обеспечивается отклонение части струй, движущихся вблизи боковой стенки выходной камеры, от первоначального направления, параллельного оси симметрии выходной камеры, в направлении к оси симметрии выходной камеры.
Возможность формирования газокапельного потока с вектором скорости, направленным параллельно оси симметрии выходной камеры, достигается за счет выбора размеров выходного отверстия распылителя и взаимного расположения отверстий, выполненных в первой перегородке, и выходного отверстия распылителя.
Данное условие характеризуется тем, что проекция кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки должна разделять поперечное сечение каждого из двух отверстий, выполненных в первой перегородке, на два сегмента.
Требуемое соотношение величин скоростей и расходов струи жидкости обеспечивается при выборе площади SC сегмента отверстия, расположенного внутри проекции кромки выходного отверстия, согласно следующему условию:
0,3≤SC/S≤0,6
В целях обеспечения устойчивого течения струй вдоль боковой поверхности выходной камеры ее боковая поверхность может быть образована конической или коноидальной поверхностью.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения поперечное сечение выходного отверстия распылителя имеет форму круга. В этом случае проекция кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки пересекает оси симметрии отверстий, выполненных в первой перегородке.
Поперечное сечение выходного отверстия распылителя может быть также выполнено в форме эллипса.
Угол наклона образующей боковой поверхности выходной камеры к оси симметрии напорной камеры составляет преимущественно от 15° до 50°. При указанных углах наклона образующей боковой поверхности выходной камеры наблюдается наиболее однородное распределение капель по сечению широконаправленного газокапельного потока.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения максимальный диаметр Dmax поперечного сечения выходной камеры составляет от DK до (DK-d), где DK - диаметр напорной камеры, d - диаметр отверстий, выполненных в первой перегородке.
Расстояние h от плоскости отверстий, выполненных в первой перегородке, до плоскости выходного отверстия распылителя преимущественно выбирается из условия: 0,5d≤h≤1,5d.
При данных оптимальных размерах выходной камеры распылителя осуществляется наиболее равномерное растекание струй жидкости по боковой поверхности выходной камеры и, вследствие этого, формирование однородного газокапельного потока с однородным распределением капель жидкости.
С целью устойчивого формирования области пониженного статического давления в пространстве между пеленообразными распыленными потоками расстояние L между центрами отверстий, выполненных в первой перегородке, целесообразно выбирать из условия: d≤L≤4d.
Для регулирования параметров генерируемого газокапельного потока за счет изменения объема выходной камеры распылителя первая перегородка может быть установлена в корпусе распылителя с возможностью перемещения относительно торцевой стенки корпуса распылителя в направлении течения жидкости.
Далее изобретение поясняется примерами конкретного выполнения распылителя жидкости со ссылками на поясняющие чертежи, выполненные в масштабе 1:1.
На поясняющих чертежах изображено следующее:
на фиг.1 - продольный разрез распылителя жидкости с конической боковой поверхностью выходной камеры;
на фиг.2 - вид снизу на распылитель, изображенный на фиг.1;
на фиг.3 - продольный разрез распылителя жидкости с коноидальной боковой поверхностью выходной камеры;
на фиг.4 - вид снизу на распылитель, изображенный на фиг.3;
Согласно первому примеру реализации изобретения, который изображен на фиг.1 и 2, распылитель жидкости содержит корпус 1 с двумя перегородками, первой перегородкой 2 и второй перегородкой 3, разделяющими внутреннюю полость корпуса вдоль направления течения жидкости на напорную камеру 4 и выходную камеру 5. Боковая поверхность выходной камеры 5 выполнена плавно сужающейся в направлении течения жидкости и образована конической поверхностью. В рассматриваемом примере реализации изобретения угол α наклона образующей боковой конической поверхности выходной камеры 5 к оси симметрии напорной камеры 4 составляет 45° (в пределах диапазона значений α от 15° до 50°).
В первой перегородке 2 выполнены два отверстия 6 одинакового диаметра. Отверстия 6 расположены симметрично относительно оси симметрии напорной камеры 4. Диаметр d каждого отверстия 6 в рассматриваемом примере реализации изобретения составляет 13 мм.
Во второй перегородке 3, служащей торцевой стенкой корпуса 1 распылителя, выполнено выходное отверстие 7 распылителя. Выходное отверстие 7 расположено соосно оси симметрии напорной камеры 4. Поперечное сечение выходного отверстия 7 имеет форму круга. В рассматриваемом варианте реализации изобретения диаметр Do выходного отверстия 7 равен 32 мм.
Следует отметить, что в других вариантах реализации изобретения возможно выполнение выходного отверстия распылителя с поперечным сечением в форме эллипса. При этом большая ось эллипса может быть расположена как параллельно линии, соединяющей центры отверстий 6 первой перегородки 2, так и перпендикулярно указанной линии.
Проекция кромки выходного отверстия 7 распылителя на плоскость первой перегородки 2 пересекает центры отверстий 6, выполненных в первой перегородке 2 (см. фиг.2). Размеры выходного отверстия 7 распылителя выбраны из условия: проекция кромки выходного отверстия 7 на плоскость первой перегородки 2 должна разделять площадь поперечного сечения каждого из двух отверстий 6, выполненных в первой перегородке 2, на два сегмента 8 и 9. При этом сегмент 8 расположен внутри проекции кромки выходного отверстия 7, а сегмент 9 - вне пределов проекции кромки выходного отверстия 7 и перекрыт второй перегородкой 3.
В рассматриваемом варианте выполнения изобретения отношение площади SC сегмента 8 к площади S поперечного сечения отверстия 6 составляет 0,33 (в пределах диапазона допустимых значений от 0,3 до 0,6).
Максимальный диаметр Dmax поперечного сечения выходной камеры 5 корпуса 1 распылителя в рассматриваемом примере реализации изобретения составляет 54 мм (в пределах диапазона значений Dmax от 58 до 45 мм, рассчитанного в соответствии с диапазоном значений: от DK до (DK-d) при DK=58 мм).
Расстояние h от плоскости отверстий 6, выполненных в первой перегородке 2, до плоскости выходного отверстия 7 распылителя составляет 12 мм (в пределах диапазона значений от 6,5 мм до 19,5 мм, рассчитанного в соответствии с условием: 0,5d≤h≤1,5d).
Расстояние L между центрами отверстий 6, выполненных в первой перегородке 2, составляет 32 мм (в пределах диапазона значений от 13 мм до 52 мм, рассчитанного в соответствии с условием: d≤L≤4d).
Согласно второму примеру реализации изобретения, который изображен на фиг.3 и 4, распылитель жидкости содержит корпус 10 с двумя перегородками 11 и 12, разделяющими внутреннюю полость корпуса 10 вдоль направления течения жидкости на напорную камеру 13 и выходную камеру 14. Первая перегородка 11 установлена с возможностью перемещения относительно торцевой стенки корпуса распылителя. Перемещение перегородки 12 производится посредством ее вращения с помощью резьбового соединения канала корпуса 10 и перегородки 11 (см. фиг.3).
Боковая поверхность выходной камеры 14 выполнена плавно сужающейся в направлении течения жидкости и образована коноидальной поверхностью.
В первой перегородке 11 выполнены два отверстия 15 одинакового диаметра, Отверстия 15 расположены симметрично относительно оси симметрии напорной камеры 13. Диаметр d каждого отверстия 15 составляет 13 мм.
Во второй перегородке 12, служащей торцевой стенкой корпуса 10 распылителя, выполнено выходное отверстие 16 распылителя. Выходное отверстие 16 расположено соосно оси симметрии напорной камеры 13. Поперечное сечение выходного отверстия 16 имеет форму круга. Диаметр Do выходного отверстия 16 равен 34 мм.
Оси симметрии отверстий 15, выполненных в первой перегородке 11 (см. фиг.4), смещены относительно проекции кромки выходного отверстия 16 распылителя на плоскость первой перегородки 11. Размеры выходного отверстия 16 распылителя выбраны таким образом, что проекция кромки выходного отверстия 16 на плоскость первой перегородки 11 разделяет площадь поперечного сечения каждого из двух отверстий 15, выполненных в первой перегородке 11, на два сегмента 17 и 18 (см. фиг.4). Сегмент 17 расположен внутри проекции кромки выходного отверстия 16. Сегмент 18 расположен вне пределов кромки выходного отверстия 16 и перекрыт второй перегородкой 12. В рассматриваемом варианте выполнения изобретения отношение площади SC сегмента 17 к площади S поперечного сечения отверстия 15 составляет 0,36 (в пределах диапазона допустимых значений от 0,3 до 0,6).
Максимальный диаметр Dmax поперечного сечения выходной камеры 14 корпуса 10 распылителя в рассматриваемом примере реализации изобретения равен 48 мм (в пределах диапазона значений Dmax от 58 до 45 мм, рассчитанных в соответствии с диапазоном от DK до (DK-d) при DК=58 мм).
Расстояние h от плоскости отверстий 15, выполненных в первой перегородке 11, до плоскости выходного отверстия 16 распылителя составляет 18 мм (в пределах диапазона значений от 6,5 мм до 18,5 мм, рассчитанного в соответствии с условием: 0,5d≤h≤1,5d).
Работа распылителя жидкости, выполненного согласно первому примеру реализации изобретения, который изображен на фиг.1 и 2, осуществляется следующим образом.
Рабочая жидкость поступает из подводящего трубопровода под давлением 1,2 МПа в напорную камеру 4 корпуса 1. Из напорной камеры 4 жидкость вытесняется через два отверстия 6, выполненные в первой перегородке 2 корпуса 1, в выходную камеру 5. Струи жидкости, сформированные в отверстиях 6, попадая на коническую боковую поверхность выходной камеры 5, растекаются по поверхности камеры и образуют два дугообразных потока жидкости. Истекающие из отверстий 6 струи имеют одинаковую форму и равную скорость при параллельном направлении векторов скоростей.
В результате взаимодействия двух частей струй жидкости, одна из которых стекает с боковой поверхности выходной камеры 5, а вторая движется без отклонения в пространстве между первой перегородкой 2 и плоскостью выходного отверстия 7, образуются два веерообразных распыленных потока жидкости. Соотношение взаимодействующих частей каждой струи жидкости определяется условием выбора площадей сегментов отверстий 6, разделенных проекцией кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки 2. Данное условие выражается в виде: 0,3≤SC/S≤0,6, где S - площадь поперечного сечения отверстия 6, выполненного в первой перегородке 2, а SC - площадь сегмента отверстия 6, расположенного внутри проекции кромки выходного отверстия распылителя.
При выполнении указанного выше условия на выходе из отверстия 7 распылителя осуществляется формирование двух дугообразных (серповидных) широконаправленных потоков распыленной жидкости, которые сближаются в пространстве вследствие образования области пониженного статического давления между двумя симметричными пеленообразными потоками, имеющими одинаковую скорость и расход.
В результате действия избыточного давления со стороны окружающего пространства на два пеленообразных потока, между которыми образуется область пониженного статического давления, происходит сближение распыленных потоков. При стягивании распыленных потоков в пространстве в направлении к плоскости симметрии отверстий 6 происходит эжекция воздуха из окружающей среды в область пониженного статического давления и последующее схлопывание пеленообразных потоков.
В процессе схождения двух дугообразных распыленных потоков осуществляется интенсивное перемешивание жидкости с воздухом и образование двухфазного мелкодисперсного газокапельного потока плоской формы. При этом угол раскрытия потока в плоскости симметрии отверстий 6 примерно равен 120°. Угол раскрытия потока в перпендикулярном направлении составляет приблизительно 6°. Дальность подачи сформированного газокапельного потока составляла не менее 15 м при общем расходе жидкости через два отверстия 6, равном 10 л/с. Средний размер капель в потоке составляет ~200 мкм.
Проведенные эксперименты показали, что при уменьшении величины отношения SC/S менее 0,3 не происходит формирование пространственно однородного широконаправленного потока. Данный эффект обусловлен тем, что в выходной камере 5 нарушается эффективное соотношение объемных расходов частей струй жидкости, истекающих из отверстий 6, из-за преобладания части (объемного расхода) струи жидкости, стекающей с конической поверхности выходной камеры 5, по отношению к другой части струи жидкости, обтекающей кромку выходного отверстия 7 распылителя жидкости. В данном случае схождение дугообразных потоков жидкости происходит в непосредственной близости от торцевой стенки корпуса распылителя жидкости.
При увеличении величины отношения SC/S более 0,6 величина объемного расхода частей струй жидкости, стекающих с конической поверхности выходной камеры 5, существенно меньше объемного расхода частей струй жидкости, обтекающих кромку выходного отверстия 7 распылителя жидкости. В этом случае сформированные дугообразные пеленообразные потоки могут пересекаться на значительном расстоянии от торцевой стенки корпуса распылителя. Вследствие этого струи будут распыляться в окружающем пространстве до области их схождения без образования области пониженного статического давления между двумя симметричными распыленными потоками. Кроме того, при невыполнении указанного выше существенного условия за торцевой стенкой корпуса распылителя могут создаваться два независимых газокапельных потока, не имеющих общей области схождения, в которой должен образовываться единый мелкодисперсный газокапельный поток жидкости.
При уменьшении угла наклона образующей боковой конической поверхности выходной камеры к оси симметрии напорной камеры 4 менее 15° увеличивается вероятность формирования за выходным отверстием 7 корпуса распылителя (при заданных значениях расхода жидкости и ее давления в напорной камере 4) одной струи жидкости круглого поперечного сечения без образования пеленообразных потоков.
При выполнении выходной камеры 5 корпуса 1 с величиной максимального диаметра Dmax, превышающей диаметр напорной камеры DK, на выходе из отверстий 6 возникают дополнительные потери кинетической энергии потоков жидкости. Данные потери связаны с вихреобразованием в областях, расположенных вблизи зоны сопряжения боковой стенки выходной камеры 5 с первой перегородкой 2.
При выполнении выходной камеры корпуса с максимальным диаметром Dmax менее величины (DK-d) возникает вероятность частичного перекрытия сечений отверстий 6 боковой стенкой выходной камеры 5. В результате этого также возникают дополнительные потери кинетической энергии потока жидкости из-за увеличения гидравлического сопротивления при истечении жидкости из отверстий 6.
Увеличение расстояния h от плоскости отверстий, выполненных в первой перегородке 2, до плоскости выходного отверстия 7 более 1,5d приводит к расширению и/или смещению струй жидкости, истекающих из отверстий 6, в полости выходной камеры 5. Как следствие этого, у боковых стенок выходной камеры 5 происходит вихреобразование, в результате чего увеличиваются потери кинетической энергии струи жидкости. Указанные явления могут привести к формированию отдельных струй жидкости за плоскостью выходного отверстия, которые не образуют общий распыленный газокапельный поток плоской формы.
При уменьшении объема выходной камеры 5 в случае, когда расстояния h меньше 0,5d, существенно снижается эффективность смешения пеленообразных потоков за торцевой стенкой корпуса 1 распылителя жидкости, поскольку область смешения потоков смещается к выходному отверстию 7 распылителя.
Расстояние L между центрами отверстий 6 также является важным параметром, определяющим характеристики генерируемого газокапельного потока наряду с другими геометрическими и гидродинамическими параметрами устройства.
В случае уменьшения расстояния L менее d вероятно гидродинамическое взаимодействие струй жидкости в полости выходной камеры 5 и, как следствие, частичное слияние струй жидкости до прохождения выходного отверстия 7. Таким образом, предварительное гидродинамическое взаимодействие струй жидкости может препятствовать образованию двух отдельных пеленообразных потоков на выходе из отверстия 7 распылителя жидкости.
Необходимо также отметить, что увеличение расстояния L между отверстиями 6 более 4d может привести к образованию двух отдельных не взаимодействующих друг с другом в пространстве пеленообразных потоков из-за увеличения расстояния между ними. В последнем случае исключается возможность образования между двумя симметричными пеленообразными потоками замкнутой области с пониженным статическим давлением.
Работа распылителя жидкости, выполненного согласно второму примеру реализации изобретения, который изображен на фиг.3 и 4, осуществляется аналогично описанному выше первому примеру реализации изобретения со следующими дополнениями.
За счет использования в устройстве выходной камеры 18 с боковой поверхностью коноидальной формы и выполнения конструкции распылителя с подвижной первой перегородкой 11 относительно торцевой стенки корпуса 10 распылителя реализуется плавное изменение характеристик генерируемого газокапельного потока в зависимости от объема выходной камеры 14 и, соответственно, от расстояния h (см. фиг.3).
Части струй жидкости, истекающих из отверстий 15, взаимодействуют с боковой поверхностью коноидальной формы, стекают с ее поверхности в виде двух симметричных тонких пеленообразных потоков. При этом за счет использования более плавного перехода (по сравнению с конической поверхностью) между сечениями сужающейся в направлении течения жидкости выходной камеры 14 снижаются гидравлические потери формирующих струй жидкости и образование на выходе из отверстия 16 тонкой пелены жидкости.
Регулирование характеристик генерируемого газокапельного потока производится посредством предварительного перемещения перегородки 12 на определенное расстояние h относительно торцевой стенки корпуса 10 распылителя. Перемещение перегородки 11 реализуется в рассматриваемом примере выполнения распылителя за счет ее вращения с использованием резьбового соединения канала корпуса 10 с перегородкой 11.
Изобретение может использоваться в качестве средства пожаротушения при тушении крупных и интенсивных очагов возгорания, например резервуаров с нефтепродуктами.
Изобретение может найти также широкое применение как генератор жидкостных защитных завес для защиты оборудования и персонала от тепловых потоков и ядовитых газов, возникающих в результате горения нефтепродуктов. Генерируемые с помощью распылителя мелкодисперсные газокапельные завесы обладают высокой эффективностью поглощения продуктов горения и обеспечивают надежную тепловую защиту.

Claims (10)

1. Распылитель жидкости, содержащий корпус с двумя перегородками, разделяющими внутреннюю полость корпуса вдоль направления течения жидкости на напорную и выходную камеру, при этом в первой перегородке, установленной между камерами, выполнены два цилиндрических отверстия одинакового диаметра, расположенные симметрично относительно оси симметрии напорной камеры, а во второй перегородке, служащей торцевой стенкой корпуса распылителя, выполнено выходное отверстие распылителя, расположенное соосно выходной камере, отличающийся тем, что размеры выходного отверстия распылителя выбраны такими, чтобы проекция кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки разделяла поперечное сечение каждого из двух отверстий, выполненных в первой перегородке, на два сегмента, причем площадь Sc сегмента, расположенного внутри проекции кромки выходного отверстия распылителя, соответствует условию: 0,3≤Sc/S≤0,6, где S - площадь поперечного сечения отверстия, выполненного в первой перегородке, а боковая поверхность выходной камеры выполнена сужающейся в направлении течения жидкости.
2. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность выходной камеры образована конической поверхностью.
3. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность выходной камеры образована коноидальной поверхностью.
4. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение выходного отверстия распылителя имеет форму круга, при этом проекция кромки выходного отверстия распылителя на плоскость первой перегородки пересекает оси симметрии отверстий, выполненных в первой перегородке.
5. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение выходного отверстия имеет форму эллипса.
6. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что угол наклона образующей боковой поверхности выходной камеры к оси симметрии напорной камеры составляет от 15 до 50°.
7. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что максимальный диаметр Dmax поперечного сечения выходной камеры составляет от Dk до (Dk-d), где Dk - диаметр напорной камеры; d - диаметр отверстий, выполненных в первой перегородке.
8. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что расстояние h от плоскости отверстий, выполненных в первой перегородке, до плоскости выходного отверстия распылителя выбрано из условия: 0,5d≤h≤1,5d.
9. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что расстояние L между центрами отверстий, выполненных в первой перегородке, выбрано из условия: d≤L≤4d.
10. Распылитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что конструкция распылителя выполнена с возможностью перемещения первой перегородки относительно торцевой стенки корпуса распылителя в направлении течения жидкости.
RU2005108634/12A 2005-03-28 2005-03-28 Распылитель жидкости RU2284868C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005108634/12A RU2284868C1 (ru) 2005-03-28 2005-03-28 Распылитель жидкости
PCT/RU2006/000091 WO2006104418A2 (en) 2005-03-28 2006-03-01 Liquid atomizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005108634/12A RU2284868C1 (ru) 2005-03-28 2005-03-28 Распылитель жидкости

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005108634A RU2005108634A (ru) 2006-09-10
RU2284868C1 true RU2284868C1 (ru) 2006-10-10

Family

ID=36636934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005108634/12A RU2284868C1 (ru) 2005-03-28 2005-03-28 Распылитель жидкости

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2284868C1 (ru)
WO (1) WO2006104418A2 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456041C1 (ru) * 2011-06-09 2012-07-20 Олег Савельевич Кочетов Распылитель
RU2481137C1 (ru) * 2012-02-24 2013-05-10 Олег Савельевич Кочетов Форсунка кочетова
RU2532812C1 (ru) * 2013-04-15 2014-11-10 Научно-производственное акционерное общество закрытого типа (НПАО) "ЗОЯ" Способ пожаротушения и устройство для его осуществления
RU2614620C1 (ru) * 2016-03-18 2017-03-28 Олег Савельевич Кочетов Форсунка
RU216451U1 (ru) * 2022-11-08 2023-02-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) Пневматический распылитель

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2696940T3 (da) * 2011-04-12 2020-06-15 Prevent System As En brandslukningsdyse, en fremgangsmåde til produktion af en sådan dyse, samt en fremgangsmåde til fremstilling af en spray af fine smådråber
CN102511923A (zh) * 2011-12-14 2012-06-27 上海烟草集团有限责任公司 直射扇面扩展形喷嘴

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2626836A (en) 1949-11-16 1953-01-27 Goodrich M Sullivan Sprinkler head
GB1178631A (en) * 1967-03-09 1970-01-21 Edward Haftke Improvements relating to Spray Producing Nozzles
US3635407A (en) 1970-09-25 1972-01-18 Hollis Banks Wheelock Sprinkler head
GB8611950D0 (en) 1986-05-16 1986-06-25 Lucas Ind Plc Gasoline injector
AUPM333394A0 (en) * 1994-01-13 1994-02-03 Meyer, David Jeffrey Improved flow conditioners for fire fighting nozzles
JP3567019B2 (ja) * 1995-06-20 2004-09-15 ヤマトプロテック株式会社 液体噴霧ノズル

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456041C1 (ru) * 2011-06-09 2012-07-20 Олег Савельевич Кочетов Распылитель
RU2481137C1 (ru) * 2012-02-24 2013-05-10 Олег Савельевич Кочетов Форсунка кочетова
RU2532812C1 (ru) * 2013-04-15 2014-11-10 Научно-производственное акционерное общество закрытого типа (НПАО) "ЗОЯ" Способ пожаротушения и устройство для его осуществления
RU2614620C1 (ru) * 2016-03-18 2017-03-28 Олег Савельевич Кочетов Форсунка
RU216451U1 (ru) * 2022-11-08 2023-02-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) Пневматический распылитель

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006104418A3 (en) 2007-09-07
WO2006104418A2 (en) 2006-10-05
RU2005108634A (ru) 2006-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2284868C1 (ru) Распылитель жидкости
RU2184619C1 (ru) Распылитель жидкости (варианты)
US9016392B2 (en) Fire suppression system with improved two-phase flow distribution
RU2329873C2 (ru) Распылитель жидкости
RU2647104C2 (ru) Мелкодисперсный распылитель жидкости
KR100520289B1 (ko) 스프링클러
RU141353U1 (ru) Генератор полидисперсной высокократной пены вихревого типа
RU2523816C1 (ru) Пневматическая форсунка (варианты)
RU2254155C1 (ru) Переносная установка пожаротушения и распылитель жидкости
CN111032972A (zh) 液体射流成形器和喷雾成形器
TWI251509B (en) Liquid atomizer
US6691929B1 (en) Closed-vortex-assisted desuperheater
EP1809389A1 (en) Apparatus for generation of fire extinguishing flow
RU2258551C1 (ru) Способ создания распыленного потока жидкости и спринклер
RU2297864C2 (ru) Устройство пожаротушения
RU2346756C1 (ru) Пневматическая форсунка
RU2273527C1 (ru) Распылитель жидкости
JP5633784B2 (ja) シャワー装置
RU2277957C1 (ru) Устройство для генерации потока огнетушащего вещества
WO2015122793A1 (ru) Пневматическая форсунка (варианты)
RU202165U1 (ru) Распылитель
RU2258568C1 (ru) Распылитель жидкости
RU2489187C2 (ru) Устройство пожаротушения тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости или потоком пены и распылитель для их формирования
RU2771365C1 (ru) Ороситель системы пожаротушения
JP5633785B2 (ja) シャワー装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200329