RU2469758C1

RU2469758C1 - Kochetov liquid-fuel atomiser

Info

Publication number: RU2469758C1
Application number: RU2011142406/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-12-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: liquid-fuel atomiser includes a hollow body with a nozzle and a central core. Body is provided with a liquid supply channel and includes a coaxial bushing rigidly attached to it. In its lower part of bushing there fixed is a nozzle made in the form of a cylindrical two-stage bushing. Upper cylindrical stage through which it is connected by means of a threaded connection to a central core. Core consists of cylindrical part and a conical flared end. Flared end is installed with an annular gap relative to internal surface of cylindrical bushing. Annular gap is connected to radial channels made in two-stage bushing. Channels attach annular gap to annular cavity. Cavity is formed with internal surface of bushing and external surface of upper cylindrical stage. A rosette in the form of an end round plate is rigidly attached to lower part of conical flared end. Rows of cylindrical throttle holes are made on side surface of flared end. Axes of holes lie in the planes perpendicular to the flared end axis. In end round plate there made are conical throttle holes with an angle at the vertex of cone, which lies in the range of 45° to 90°.

EFFECT: increasing efficiency of fine fluid atomisation.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике распыления жидкости и может быть использовано в противопожарной технике, в сельском хозяйстве, в устройствах химической технологии и в теплоэнергетике.The invention relates to techniques for spraying liquids and can be used in fire fighting equipment, in agriculture, in chemical technology devices and in the power system.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является форсунка по патенту RU №2111033, A62C 31/02, опубл. 20.05.98, содержащая полый корпус с соплом и центральным сердечником.The closest technical solution to the claimed object is the nozzle according to patent RU No. 2111033, A62C 31/02, publ. 05/20/98, containing a hollow body with a nozzle and a central core.

Использование мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметра капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа. Однако распылитель такой конструкции не позволяет достичь заданного распределения потоков мелкодисперсных капель на поверхности орошения требуемой площади без увеличения расхода жидкости. Это связано с тем, что потоки капель, генерируемые большей частью отверстий, ориентированы в горизонтальном направлении и имеют на выходе из форсунки симметричное распределение относительно горизонтальной плоскости.The use of a finely dispersed sprayer of the described design allows to obtain a stream of droplets of finely dispersed spray uniform in volume in the range of droplet diameter from 30 to 150 microns at a water supply pressure of not more than 1 MPa. However, a sprayer of this design does not allow to achieve a given distribution of flows of fine droplets on the irrigation surface of the required area without increasing the flow rate of the liquid. This is due to the fact that the droplet flows generated by most of the holes are oriented in the horizontal direction and have a symmetrical distribution relative to the horizontal plane at the nozzle exit.

Технический результат - повышение эффективности мелкодисперсного распыливания жидкости.The technical result is an increase in the efficiency of fine atomization of a liquid.

Это достигается тем, что в жидкостной форсунке, содержащей полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку, с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части, и соосным с ней коническим раструбом, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, а кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, при этом к коническому раструбу, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины с, по крайней мере, семью радиальными лепестками, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора между соплом и раструбом. На боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия, причем в торцевой круглой пластине выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°.This is achieved by the fact that in a liquid nozzle containing a hollow body with a nozzle and a central core, the body is made with a channel for supplying liquid and contains a coaxial sleeve rigidly connected to it, with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical step of which is connected by means of a threaded connection to a central core consisting of a cylindrical part, and a conical socket coaxial with it, installed with an annular gap relative to the inside the surface of the cylindrical sleeve, and the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, and the annular cavity is connected with the channel of the housing for supply liquid, while to the conical socket, in its lower part, a socket in the form of an end round plate with at least seven radial petals that are chickpeas toward the annular gap between the nozzle and the socket. At least two rows of cylindrical throttle holes are made on the side surface of the bell, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the bell, and at least three holes are made in each row, and at least at least one of them is made in the end circular plate , three conical throttle openings with an angle at the apex of the cone, lying in the range from 45 ° to 90 °.

На чертеже представлена конструктивная схема жидкостной форсунки.The drawing shows a structural diagram of a liquid nozzle.

Жидкостная форсунка содержит цилиндрический полый корпус 1 с каналом 3 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 2 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 4, верхняя цилиндрическая ступень 6 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, состоящим из цилиндрической части 7, и соосным с ней коническим раструбом 8, установленным с кольцевым зазором 9 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4. Кольцевой зазор 9 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 4, соединяющими его с кольцевой полостью 14, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 14 связана с каналом 3 корпуса 1 для подвода жидкости.The liquid nozzle comprises a cylindrical hollow body 1 with a channel 3 for supplying liquid and a coaxial sleeve 2 rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve 4, the upper cylindrical step 6 of which is connected by a threaded connection to the central core consisting of a cylindrical part 7, and a conical bell 8 coaxial with it, mounted with an annular gap 9 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 4. Annular gap 9 connected with at least three radial channels 5, made in a two-stage sleeve 4, connecting it with an annular cavity 14 formed by the inner surface of the sleeve 2 and the outer surface of the upper cylindrical stage 6, and the annular cavity 14 is connected with the channel 3 of the housing 1 for supply liquids.

К коническому раструбу 8, в его нижней части, жестко прикреплена розетка в виде торцевой круглой пластины 11 с, по крайней мере, семью, радиальными лепестками 12, которые отогнуты в сторону кольцевого зазора 9 между соплом и раструбом. На боковой поверхности раструба выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 10, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси раструба 8, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия 10. В торцевой круглой пластине 11 выполнено, по крайней мере, три конических дроссельных отверстия 13 с углом при вершине конуса, лежащим в диапазоне от 45° до 90°. На внутренних поверхностях цилиндрических дроссельных отверстий 10, выполненных на боковой поверхности раструба 8, имеются винтовые канавки, что позволит повысить мелкодисперсность потока жидкости из-за образования турбулентных вихрей.A conical socket 8, in its lower part, is rigidly attached to a socket in the form of an end circular plate 11 with at least seven radial petals 12, which are bent towards the annular gap 9 between the nozzle and the socket. At least two rows of cylindrical throttle holes 10 are made on the side surface of the socket, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the socket 8, and at least three holes 10 are made in each row. In the end circular plate 11, at least three conical throttle openings 13 with an angle at the apex of the cone lying in the range from 45 ° to 90 °. On the inner surfaces of the cylindrical throttle holes 10, made on the lateral surface of the socket 8, there are helical grooves, which will increase the fine dispersion of the fluid flow due to the formation of turbulent vortices.

Работа форсунки осуществляется следующим образом.The nozzle is as follows.

Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 1 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 14 через радиальные каналы 5 в кольцевой зазор 9 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней конусной поверхности раструба 8 с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от внешней поверхности раструба 8. Разгон жидкости на конической поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 10, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.Liquid under pressure is supplied to the cavity of the nozzle body 1 and then flows in two directions: the first into the annular cavity 14 through radial channels 5 into the annular gap 9 between the nozzle and the central core. At inlet pressures of more than 0.2 MPa, the liquid accelerates on the external conical surface of the socket 8 with the formation of a liquid film that does not tear off from the external surface of the socket 8. Acceleration of the liquid on the conical surface is accompanied by a decrease in the static pressure in it and, as a result, vaporization and the formation of soluble gases. This phenomenon further prepares the liquid for crushing into small drops. Upon reaching a liquid flow of oncoming flows flowing out of the cylindrical throttle holes 10, multiple film crushing occurs with the formation of a finely dispersed phase.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 3 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в конический раструб 8, из которого часть жидкости истекает через радиальные отверстия 10, а часть - через конические дроссельные отверстия 13. При этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий.The second direction in which the fluid enters is through the channel 3 for supplying fluid to the cavity of the central core, and then to the conical socket 8, from which part of the fluid flows through the radial holes 10, and part through the conical throttle holes 13. In this case, multiple crushing occurs drip fluid flows flowing from the throttle holes.

Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.The presence of gas inclusions in a liquid additionally perturbs its surface, which leads to wave formation and volumetric crushing of the liquid film. The loss of mechanical energy during external acceleration (on the external conical surface) is reduced compared with the same acceleration in a closed channel.

Форсунка может использоваться в различных отраслях техники, где требуется создать распыленные потоки жидкости как в замкнутом, так и в открытом пространстве. Жидкостная форсунка может применяться, например, в стационарных системах пожаротушения спринклерного типа, а также в двигательном машиностроении - для распыления топлива. Кроме того, форсунка может использоваться в различных технологических процессах, в которых требуется обеспечить высокую эффективность тепломассообменных процессов при распылении жидкостей.The nozzle can be used in various fields of technology where it is required to create atomized fluid flows in both closed and open spaces. A liquid nozzle can be used, for example, in stationary fire extinguishing systems of the sprinkler type, as well as in mechanical engineering for spraying fuel. In addition, the nozzle can be used in various technological processes, in which it is required to ensure high efficiency of heat and mass transfer processes when spraying liquids.

Claims

1. A liquid nozzle containing a hollow body with a nozzle and a central core, characterized in that the body is made with a channel for supplying liquid and contains a coaxial sleeve rigidly connected to it with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical the step of which is connected by means of a threaded connection to a central core consisting of a cylindrical part and a conical socket coaxial with it, installed with an annular gap relative to the inner the surface of the cylindrical sleeve, and the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical step, the annular cavity being connected to the channel of the housing for supply liquid, while a conical socket in its lower part is rigidly attached to a socket in the form of an end round plate with at least seven radial petals that are bent toward the annular gap between the nozzle and the bell, and on the side surface of the bell, at least two rows of cylindrical throttle holes with axes lying in planes perpendicular to the axis of the bell are made, and at least three holes are made in each row, moreover in the end round plate, at least three conical throttle holes are made with an angle at the apex of the cone lying in the range from 45 ° to 90 °.

2. The liquid nozzle according to claim 1, characterized in that on the inner surfaces of the cylindrical throttle holes made on the side surface of the socket, there are screw grooves.