RU2666660C1

RU2666660C1 - Liquid sprayer

Info

Publication number: RU2666660C1
Application number: RU2018100337A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-09-11

Abstract

FIELD: devices for liquid atomization.SUBSTANCE: invention relates to equipment for liquid atomization and can be used in fire fighting, agriculture, chemical industry and heat power engineering. Proposed sprayer comprises hollow cylindrical case coupled with atomizer, where jets are made in mutually perpendicular planes, the hollow body consists of a cylindrical part with an external thread for connection to the connection of a distributing pipeline that supplies liquid, a conical transition part and a cylindrical part with a large diametrical cross-section and with an internal threaded surface, and coaxially with the body in its lower part a atomizer is attached, formed by the cylindrical surface with an external thread interacting with the cylindrical part of the body, atomizer cylindrical surface changeover to conical surface to be terminated by end blind web with jet at its center, axially symmetric about said atomizer and consists of cylindrical and conical orifices communicated consecutively, and a larger diameter of the conical hole is located on the blind partition of the nozzle, the body and atomizer forming three coaxial inner cylindrical chambers, and on the nozzle on the side opposite to the liquid supply there is an additional row of jets, which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels for passage of liquid and horizontal channels that intersect on the conical side surface of the nozzle and form the outlets of each nozzle, wherein the pair channels are at right angles to each other in the longitudinal planes of the housing, and the conical side surface of the nozzle is formed with an apex angle of 90°.EFFECT: higher efficiency of liquid atomization.1 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 распылитель (ороситель) по патенту RU №2474452, А62С 31/02, - (прототип), содержащий полый цилиндрический корпус с патрубком подвода жидкости жиклер и дополнительный ряд дроссельных отверстий.The closest technical solution to the claimed object is the sprayer (sprinkler) according to patent RU No. 2474452, А62С 31/02, - (prototype), containing a hollow cylindrical body with a nozzle for supplying liquid nozzle and an additional row of throttle openings.

Использование мелкодисперсного распылителя описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров 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 one to obtain a uniform volume flow of finely dispersed droplets in the range of droplet diameters from 30 to 150 microns with 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 outlet of the nozzle.

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 распылителе жидкости, содержащим полый цилиндрический корпус, соединенный с соплом, в котором выполнены жиклеры во взаимно-перпендикулярных плоскостях, полый корпус состоит из цилиндрической части с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода, подводящего жидкость, конической переходной части и цилиндрической части с большим размером диаметрального сечения, и с внутренней резьбовой поверхностью, а соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью с внешней резьбой, взаимодействующей с цилиндрической частью корпуса, при этом цилиндрическая поверхность сопла переходит в коническую поверхность и замыкается торцевой, перпендикулярной оси корпуса, глухой перегородкой, с жиклером в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, соединенных последовательно, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке сопла, при этом корпус и сопло образуют три, соосных между собой внутренних цилиндрических камеры, а на сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов для прохода жидкости и горизонтальных каналов, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклера, при этом парные каналы расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса, а коническая боковая поверхность сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°, а жиклер, выполненный в центре глухой перегородки, и состоящий из цилиндрического и конического дроссельных отверстий имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях как цилиндрического, так и конического дроссельных отверстий, при этом на внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла, которые пересекаются на его конической боковой поверхности, и которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных и горизонтальных каналов для прохода жидкости, выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно-направленным, причем образованные корпусом и соплом три, соосных между собой, внутренних цилиндрических камеры, одна из которых служит для подвода жидкости, другая является расширительной камерой, а третья выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления, заполнены упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы, а к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса прикреплен диффузор, охватывающий коническую поверхность сопла с глухой перегородкой и жиклером, а в выходном сечении диффузора, прикрепленного к торцевой поверхности цилиндрической части корпуса, установлена перфорированная перегородка, к которой, одним концом, в точке ее пересечения с осью распылителя, закреплены, по крайней мере, две спицы, второй конец которых закреплен на внутренней поверхности диффузора таким образом, что спицы перпендикулярны внутренней поверхности диффузора, а на спицах, в их центральной части, свободно установлены дополнительные распылители, выполненные в виде винтовых барабанов, которые зафиксированы на спицах с помощью упоров.This is achieved by the fact that in a liquid atomizer containing a hollow cylindrical body connected to a nozzle in which the nozzles are made in mutually perpendicular planes, the hollow body consists of a cylindrical part with external thread for connecting a conical transitional part to the nozzle of the distribution pipe supplying the liquid. and a cylindrical part with a large diameter of the diametrical section, and with an internal threaded surface, and coaxially to the body, in its lower part, a nozzle formed by a cylindrical surface with an external thread interacting with the cylindrical part of the body, while the cylindrical surface of the nozzle goes into a conical surface and closes with the end, perpendicular to the axis of the body, a blank partition, with a nozzle in its center, made by an axisymmetric nozzle and consisting of a cylindrical and conical throttle holes, connected in series, with a larger diameter of the conical hole located on the blind partition of the nozzle, while the body and nozzle form three, coaxial with each other directional cylindrical chambers, and on the nozzle, on the side opposite to the fluid supply, an additional row of nozzles is made, which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels for the passage of liquid and horizontal channels that intersect on the conical side surface of the nozzle and form the outlet the holes of each of the nozzles, while the paired channels are located at right angles to each other in the longitudinal planes of the housing, and the conical side surface of the nozzle is made with an angle at a vertex equal to 90 °, and the nozzle made in the center of the blind partition, and consisting of a cylindrical and conical throttle holes, has helical surfaces on the inner surfaces of both cylindrical and conical throttle holes, while on the inner surfaces of the nozzle nozzle channels that intersect at its conical lateral surface, and which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical and horizontal channels for fluid passage, are made screw surfaces, while the direction of the screw surfaces in these channels is made in the opposite direction, with three inner cylindrical chambers formed by the body and nozzle, one of which serves to supply fluid, the other is an expansion chamber, and the third serves as an increased pressure chamber pressure, filled with an elastic mesh element, or non-ferrous metal chips, or plastic chips, and a diffuser is attached to the end surface of the cylindrical part of the body, oh rolling the conical surface of the nozzle with a blind partition and nozzle, and in the output section of the diffuser attached to the end surface of the cylindrical part of the housing, a perforated partition is installed, to which, at one end, at the point of intersection with the axis of the atomizer, at least two spokes are fixed , the second end of which is fixed on the inner surface of the diffuser in such a way that the spokes are perpendicular to the inner surface of the diffuser, and additional spacers are freely mounted on the spokes in their central part pyliteli formed as helical reels which are fixed to the spokes by means of stops.

На чертеже представлена схема распылителя жидкости.The drawing shows a diagram of a liquid atomizer.

Распылитель жидкости содержит полый корпус, состоящий из цилиндрической части 1 с внешней резьбой для подсоединения к штуцеру распределительного трубопровода для подвода жидкости, конической переходной части 2 и цилиндрической части 3 с большим размером диаметрального сечения, с внутренней резьбовой поверхностью.The liquid spray contains a hollow body, consisting of a cylindrical part 1 with an external thread for connection to the nozzle of the distribution pipe for supplying liquid, a conical transition part 2 and a cylindrical part 3 with a large diameter cross-section, with an internal threaded surface.

Соосно корпусу, в его нижней части закреплено сопло, образованное цилиндрической поверхностью 6 с внешней резьбой, взаимодействующей с цилиндрической частью 3 корпуса. Цилиндрическая поверхность 6 сопла переходит в коническую поверхность 4 и замыкается торцевой, перпендикулярной оси корпуса, глухой перегородкой 5, с жиклером 10 в ее центре, выполненным осесимметричным соплу и состоящим из цилиндрического и конического дроссельных отверстий, соединенных последовательно, причем больший диаметр конического отверстия расположен на глухой перегородке 5 сопла. При этом жиклер 10, выполненный в центре глухой перегородки 5, и состоящий из цилиндрического и конического дроссельных отверстий имеет винтообразные поверхности на внутренних поверхностях как цилиндрического, так и конического дроссельных отверстий (на чертеже не показано).Coaxial to the casing, in its lower part a nozzle is fixed, formed by a cylindrical surface 6 with an external thread interacting with the cylindrical part 3 of the casing. The cylindrical surface 6 of the nozzle goes into a conical surface 4 and closes the end, perpendicular to the axis of the housing, a blind partition 5, with a nozzle 10 in its center, made axisymmetric nozzle and consisting of a cylindrical and conical throttle holes connected in series, and the larger diameter of the conical hole is located on blind septum 5 nozzles. At the same time, the nozzle 10, made in the center of the blind partition 5, and consisting of a cylindrical and conical throttle holes, has helical surfaces on the inner surfaces of both the cylindrical and conical throttle holes (not shown in the drawing).

Корпус и сопло образуют три, соосных между собой внутренних цилиндрических камеры. Камера 7 служит для подвода жидкости, камера 8 является расширительной камерой, камера 9 выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления.The body and nozzle form three inner cylindrical chambers coaxial to each other. The chamber 7 serves to supply fluid, the chamber 8 is an expansion chamber, the chamber 9 performs the functions of a pressure chamber of increased pressure.

На сопле, со стороны, противоположной подводу жидкости, выполнен дополнительный ряд жиклеров, которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 12 для прохода жидкости и горизонтальных каналов 11, которые пересекаются на конической боковой поверхности 4 сопла и образуют выходные отверстия каждого из жиклера. При этом вертикальные каналы 12 соединены с полостью расширительной камеры 8, а горизонтальные каналы 11 - с полостью нагнетательной камеры 9.An additional row of nozzles is made on the nozzle, on the side opposite to the fluid supply, which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels 12 for the passage of liquid and horizontal channels 11 that intersect on the conical side surface 4 of the nozzle and form the outlet openings of each from the jet. In this case, the vertical channels 12 are connected to the cavity of the expansion chamber 8, and the horizontal channels 11 are connected to the cavity of the injection chamber 9.

Парные каналы 11 и 12 расположены под прямым углом друг к другу в продольных плоскостях корпуса. Коническая боковая поверхность 4 сопла выполнена с углом при вершине, равным 90°.Paired channels 11 and 12 are located at right angles to each other in the longitudinal planes of the housing. The conical side surface 4 of the nozzle is made with an angle at the apex equal to 90 °.

На внутренних поверхностях каналов жиклеров сопла 4, которые пересекаются на конической боковой поверхности сопла, и которые образованы, по крайней мере, тремя парами взаимно перпендикулярных вертикальных каналов 12 для прохода жидкости и горизонтальных каналов 11, выполнены винтовые поверхности, при этом направление винтовых поверхностей в этих каналах выполнено противоположно-направленным. Это позволяет повысить мелкодисперсность распыляемой жидкости за счет взаимодействия вихревых потоков на выходе из жиклеров.On the inner surfaces of the channels of the nozzle nozzles 4, which intersect on the conical lateral surface of the nozzle, and which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels 12 for the passage of fluid and horizontal channels 11, screw surfaces are made, while the direction of the screw surfaces in these the channels are made in the opposite direction. This allows you to increase the fineness of the sprayed liquid due to the interaction of the vortex flows at the outlet of the nozzles.

Возможен вариант, когда образованные корпусом и соплом три, соосных между собой, внутренних цилиндрических камеры, одна из которых (камера 7) служит для подвода жидкости, другая (камера 8) является расширительной камерой, а третья (камера 9) выполняет функции нагнетательной камеры повышенного давления, заполнены упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы (на чертеже не показано). К торцевой поверхности цилиндрической части 3 корпуса прикреплен диффузор 13, охватывающий коническую поверхность 4 сопла с глухой перегородкой 5 и жиклером 10.A variant is possible when three inner cylindrical chambers formed by the body and nozzle are coaxial with each other, one of which (chamber 7) serves to supply fluid, the other (chamber 8) is an expansion chamber, and the third (chamber 9) serves as an increased pressure chamber pressure, filled with an elastic mesh element, or non-ferrous metal chips, or plastic chips (not shown in the drawing). A diffuser 13 is attached to the end surface of the cylindrical part 3 of the housing, covering the conical surface 4 of the nozzle with a blank partition 5 and a nozzle 10.

Работа распылителя жидкости осуществляется следующим образом.The operation of the liquid atomizer is as follows.

Распылитель устанавливается в рабочее состояние в вертикальном положении. При подаче жидкости в корпус под действием перепада давления 0,4…0,8 МПа в каналах 11 и 12 образуются встречные потоки жидкости, устремляющиеся к выходным отверстиям жиклеров, образованных этими каналами.The sprayer is installed in an upright position. When liquid is supplied to the housing under the action of a pressure drop of 0.4 ... 0.8 MPa, oncoming channels of liquid are formed in channels 11 and 12, rushing to the outlet openings of the nozzles formed by these channels.

После столкновения потоков жидкости в каналах 11 и 12, и истечения через выходные отверстия жиклеров происходит образование веерообразного газожидкостного потока в виде пелены, т.е. реализуется механизм дробления капель жидкости, но генерируемый пеленообразный поток отклоняется от горизонтальной плоскости на больший угол, в диапазоне от 45 до 60°, в направлении к центральной области орошаемой поверхности, расположенной непосредственно под жиклером 10 в глухой перегородке 5 распылителя. Такое распределение распыляемой жидкости позволяет повысить равномерность распыления жидкости над центральной частью орошаемой поверхности.After the collision of the fluid flows in the channels 11 and 12, and the outflow through the nozzle outlets, a fan-shaped gas-liquid flow in the form of a shroud forms, i.e. a mechanism for crushing liquid droplets is implemented, but the generated swell-like flow deviates from the horizontal plane by a larger angle, in the range from 45 to 60 °, in the direction of the central region of the irrigated surface located directly under the nozzle 10 in the blind partition 5 of the atomizer. This distribution of the sprayed liquid allows to increase the uniformity of the spraying of the liquid over the Central part of the irrigated surface.

Предлагаемый распылитель может использоваться в противопожарной технике, например, в составе спринклерных или дренчерных систем пожаротушения, в сельском хозяйстве - для распыления различного типа веществ на посевных площадях и в производственных помещениях, а также в устройствах химической технологии и в теплоэнергетике - для распыления топлива, а также в отраслях техники, где требуется генерация распыленных мелкодисперсных потоков жидкости как в замкнутом, так и в открытом пространстве.The proposed spray can be used in fire fighting equipment, for example, as a part of sprinkler or deluge fire extinguishing systems, in agriculture - for spraying various types of substances on sown areas and in industrial premises, as well as in chemical technology devices and in the power system - for spraying fuel, and also in industries where generation of atomized fine-dispersed fluid flows is required both in closed and open spaces.

Возможен вариант, когда в выходном сечении диффузора 13, прикрепленного к торцевой поверхности цилиндрической части 3 корпуса, установлена перфорированная перегородка 14, к которой, одним концом, в точке ее пересечения с осью распылителя, закреплены, по крайней мере, две спицы 15 и 16, второй конец которых закреплен на внутренней поверхности диффузора 13 таким образом, что спицы 15 и 16 перпендикулярны внутренней поверхности диффузора 13, а на спицах, в их центральной части, свободно установлены дополнительные распылители, выполненные в виде винтовых барабанов 17 и 19, которые зафиксированы на спицах с помощью упоров 18 и 20.It is possible that in the output section of the diffuser 13, attached to the end surface of the cylindrical part 3 of the housing, a perforated partition 14 is installed, to which, at one end, at the point of its intersection with the axis of the sprayer, at least two spokes 15 and 16 are fixed the second end of which is fixed on the inner surface of the diffuser 13 in such a way that the spokes 15 and 16 are perpendicular to the inner surface of the diffuser 13, and additional sprays made in the form of a screw are freely mounted on the spokes in their central part s drums 17 and 19 which are fixed to the spokes via chocks 18 and 20.

Возможен вариант, когда в выходном сечении диффузора 13, между перфорированной перегородкой 14, и закрепленными на ней, посредством спиц 15 и 16, дополнительными распылителями, выполненными в виде винтовых барабанов 17 и 19, зафиксированных на спицах с помощью упоров 18 и 20, установлена перфорированная коническая обечайка 21, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке 14, в точке ее пересечения с осью распылителя.It is possible that in the output section of the diffuser 13, between the perforated baffle 14, and additional nozzles mounted on it, through the needles 15 and 16, made in the form of screw drums 17 and 19, fixed on the spokes with the stops 18 and 20, the perforated conical shell 21, the top of the conical surface of which is fixed on the perforated partition 14, at the point of its intersection with the axis of the sprayer.

Возможен вариант, когда полость между перфорированной конической обечайкой 21, вершина конической поверхности которой закреплена на перфорированной перегородке 14, в точке ее пересечения с осью распылителя, и поверхностью перфорированной перегородки 14, заполнена упругим сетчатым элементом, или стружкой из цветного металла, или стружкой из пластмассы, который повышает мелкодисперсность фазы распыливаемой жидкости.It is possible that the cavity between the perforated conical shell 21, the top of the conical surface of which is fixed on the perforated partition 14, at the point of its intersection with the axis of the atomizer, and the surface of the perforated partition 14, is filled with an elastic mesh element, or non-ferrous metal shavings, or plastic shavings , which increases the fineness of the phase of the sprayed liquid.

Возможен вариант, когда направления винтовых линий винтовых барабанов 17 и 19, которые зафиксированы на спицах с помощью упоров 18 и 20, противоположны друг другу.It is possible that the directions of the helical lines of the helical drums 17 and 19, which are fixed on the spokes with the stops 18 and 20, are opposite to each other.

Claims

A liquid atomizer comprising a hollow cylindrical body connected to a nozzle in which nozzles are made in mutually perpendicular planes, the hollow body consists of a cylindrical part with external thread for connecting to the nozzle of the distribution pipe supplying liquid, a conical transitional part and a cylindrical part with a large diameter section and with an internal threaded surface, and coaxially to the body in its lower part, a nozzle is formed, formed by a cylindrical surface with an external p a thread interacting with the cylindrical part of the casing, while the cylindrical surface of the nozzle goes into a conical surface and closes the end perpendicular to the axis of the casing with a blank partition with a nozzle in its center made by an axisymmetric nozzle and consisting of a cylindrical and conical throttle holes connected in series, with a larger diameter of the conical the holes are located on the blind partition of the nozzle, while the body and nozzle form three inner cylindrical coaxial coaxial with each other s, and on the nozzle from the side opposite the fluid supply, an additional row of nozzles is made, which are formed by at least three pairs of mutually perpendicular vertical channels for the passage of liquid and horizontal channels that intersect on the conical lateral surface of the nozzle and form the outlet openings of each nozzle, when this paired channels are located at right angles to each other in the longitudinal planes of the housing, and the conical lateral surface of the nozzle is made with an angle at the apex equal to 90 °, and the nozzle nested in the center of a blind partition and consisting of a cylindrical and conical throttle holes, has helical surfaces on the inner surfaces of both cylindrical and conical throttle holes, while on the inner surfaces of the nozzle nozzle channels that intersect on its conical side surface and which are formed at at least with at least three pairs of mutually perpendicular vertical and horizontal channels for fluid passage, helical surfaces are made, while the direction of the wines of the new surfaces in these channels is made oppositely directed, with three cylindrical inner cylindrical chambers formed by the body and nozzle, one of which serves to supply fluid, the other is an expansion chamber, and the third acts as an injection chamber of increased pressure, filled with an elastic mesh element, or non-ferrous metal shavings, or plastic shavings, and a diffuser is attached to the end surface of the cylindrical part of the body, covering a conical surface an opla with a blank partition and a nozzle, in the outlet section of the diffuser, attached to the end surface of the cylindrical part of the housing, there is a perforated partition to which at least two spokes are fixed at one point at its intersection with the axis of the nozzle, the second end of which is fixed to the inside the diffuser surface in such a way that the spokes are perpendicular to the inner surface of the diffuser, and additional sprays made in the form of screw are freely mounted on the spokes in their central part arabans, which are fixed on the knitting needles with stops, while in the outlet section of the diffuser between the perforated baffle and additional nozzles fixed to it by means of spokes, made in the form of screw drums fixed on the needles with the stops, a perforated conical shell is installed, the top of the conical surface of which fixed on the perforated partition, at the point of its intersection with the axis of the sprayer, while the cavity between the perforated conical shell, the top of the horse the surface of which is fixed on the perforated partition, at the point of intersection with the axis of the spray gun, and the surface of the perforated partition is filled with an elastic mesh element, or non-ferrous metal chips, or plastic chips, which increases the fineness of the phase of the sprayed liquid, characterized in that the directions of the helical lines screw drums, which are fixed on the spokes with the help of stops, are opposite to each other.