RU2647033C1

RU2647033C1 - Centrifugal vortex nozzle

Info

Publication number: RU2647033C1
Application number: RU2017109838A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-03-13

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to spraying of fluids equipment and can be used in fire fighting, agriculture, chemical industry and heat power engineering. In a centrifugal vortex nozzle containing a housing, an union nut, an insert with tapering downstream tangential channels, twisting chamber, a nozzle and a disc adjacent to the insert end face from the tangential channels, at that, the insert and the disk are made of cermet, the tangential channels input edges are rounded, in the union nut end face axially symmetric to the housing a central hole is made consisting of a cylindrical part and a conical part, and the insert has at least three tangential channels located in a plane perpendicular to the axis of the housing, as well as a twisting chamber connected to tangential channels, coaxial to the housing, a throttle opening located at the bottom of the insert, and a disc adjacent to the insert end face from the tangential channels side perpendicular to the axis of the housing, and to the union nut end surface axially symmetric to the housing a plate atomizer is mounted consisting of the housing and parallel to each other at least two plates perpendicular axes, one of which, the first plate, has a central hole, and the second plate is made solid and fastened to the first one by means of at least three fastening elements including a screw and spacer calibrated washers to be installed between the plates, and also between the union nut end face and the first plate, at that, the second, solid plate of the plate atomizer is not made flat, but convex or concave, wherein the vertex of the convex surface can be directed both towards and away from the union nut end face, and the plate atomizer second plate is made perforated at a portion delimited by spacer calibrated washers to be installed between the plates of the plate atomizer.

EFFECT: invention makes it possible to increase the efficiency of liquid atomizing due to reduced hydraulic resistance of the atomizer at keeping the flow characteristics, provision for homogeneous mixing with the inflow medium.

1 cl, 2 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 ороситель по патенту RU №2485986, А62С 31/02, содержащий полый цилиндрический корпус с патрубком подвода жидкости жиклер и дополнительный ряд дроссельных отверстий.The closest technical solution to the claimed object is the sprinkler according to patent RU No. 2485986, А62С 31/02, containing a hollow cylindrical body with a nozzle for supplying liquid nozzle and an additional row of throttle holes.

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.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.

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.However, the 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 за счет снижения гидравлического сопротивления форсунки при сохранении расходных характеристик, обеспечения гомогенной степени смешения со средой втекания.The technical result is an increase in the efficiency of finely dispersed liquid spraying by reducing the hydraulic resistance of the nozzle while maintaining the flow characteristics, ensuring a homogeneous degree of mixing with the inflow medium.

Это достигается тем, что в центробежной вихревой форсунке, содержащей корпус, накидную гайку, вкладыш с сужающимися по потоку тангенциальными каналами, камеру закручивания, сопло и диск, примыкающий к торцу вкладыша со стороны тангенциальных каналов, при этом вкладыш и диск изготовлены из металлокерамики, входные кромки тангенциальных каналов скруглены, в торцевой поверхности накидной гайки осесимметрично корпусу выполнено центральное отверстие, состоящее из цилиндрической части и конической части, а вкладыш имеет по крайней мере три тангенциальных канала, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, а также камеру закручивания, соединенную с тангенциальными каналами, соосное корпусу дроссельное отверстие, расположенное в нижней части вкладыша, и диск, примыкающий к торцу вкладыша со стороны тангенциальных каналов перпендикулярно оси корпуса, а к торцевой поверхности накидной гайки осесимметрично корпусу крепится пластинчатый распылитель, состоящий из перпендикулярных оси корпуса и параллельных между собой по крайней мере двух пластин, одна из которых, первая пластина, имеет центральное отверстие, а вторая пластина выполнена сплошной и крепился к первой посредством по крайней мере трех крепежных элементов, включающих в себя винт и простановочные калиброванные шайбы, устанавливаемые между пластинами, а также между торцевой поверхностью накидной гайки и первой пластиной, при этом вторая, сплошная, пластина пластинчатого распылителя выполнена не плоской, а выпуклой или вогнутой, причем вершина выпуклой поверхности может быть направлена как в сторону торцевой поверхности накидной гайки, так и от нее, вторая пластина пластинчатого распылителя выполнена перфорированной на участке, ограниченном простановочными калиброванными шайбами, устанавливаемыми между пластинами пластинчатого распылителя, при этом ко второй пластине пластинчатого распылителя посредством по крайней мере трех спиц крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока, причем степень его перфорации меньше, чем у второй пластины пластинчатого распылителя, причем спицы, посредством которых ко второй пластине пластинчатого распылителя крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока, выполнены наклонными в сторону оси корпуса, а на них свободно посредством упоров закреплены вращающиеся распылители потока, выполненные в виде винтовых цилиндров, к спицам, посредством которых ко второй пластине пластинчатого распылителя крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока, прикреплена ось, на которой свободно посредством упоров закреплен дополнительный вращающийся распылитель потока, выполненный в виде винтового цилиндра.This is achieved by the fact that in a centrifugal vortex nozzle containing a housing, a flare nut, a liner with tangential channels tapering along the flow, a swirl chamber, a nozzle and a disk adjacent to the end face of the liner on the side of the tangential channels, while the liner and disk are made of cermet, the input the edges of the tangential channels are rounded, a central hole consisting of a cylindrical part and a conical part is made axisymmetrically in the end face of the union nut, and the liner has at least three angular channels located in a plane perpendicular to the axis of the housing, as well as a twisting chamber connected to the tangential channels, a throttle hole coaxial to the housing located at the bottom of the liner, and a disk adjacent to the end of the liner from the side of the tangential channels perpendicular to the axis of the housing, and to the end the surface of the union nut, axisymmetrically to the casing, a plate atomizer is mounted, consisting of perpendicular to the axis of the casing and parallel to each other at least two plates, one of which , the first plate has a central hole, and the second plate is solid and fastened to the first by at least three fasteners, including a screw and calibrated washers installed between the plates, as well as between the end surface of the union nut and the first plate, this second, solid, plate of the plate sprayer is made not flat, but convex or concave, and the top of the convex surface can be directed towards the end surface of the union nut and, and from it, the second plate of the atomizer is perforated in the area limited by the calibrated washers installed between the plates of the atomizer, while an elliptical perforated flow divider is attached to the second plate of the atomizer by at least three spokes, and the degree of perforation less than that of the second plate of the atomizer, and the spokes through which it attaches to the second plate of the atomizer I have an elliptical perforated flow divider, made oblique towards the axis of the housing, and rotary flow nozzles made in the form of screw cylinders are freely fixed to them by means of spokes, to the spokes by means of which an elliptical perforated flow divider is attached to the second plate of the atomizer, the axis is attached to which an additional rotating flow atomizer, made in the form of a screw cylinder, is freely fixed by means of stops.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез центробежной вихревой форсунки, на фиг. 2 - горизонтальное сечение по соплу форсунки.In FIG. 1 shows a frontal section through a centrifugal vortex nozzle; FIG. 2 is a horizontal section through the nozzle of the nozzle.

Центробежная вихревая форсунка состоит из трубчатого корпуса 1 (фиг. 1), в котором с помощью накидной гайки 2 через герметизирующую прокладку 10 соосно закрепляется вкладыш 7. В торцевой поверхности накидной гайки 2 осесимметрично корпусу 1 выполнено центральное отверстие, состоящее из цилиндрической части 8 и конической части 9.The centrifugal vortex nozzle consists of a tubular body 1 (Fig. 1), in which, with the help of a cap nut 2, a liner 7 is coaxially fixed through the sealing gasket 7. A central hole is made axisymmetrically to the housing 1 in the end surface of the cap nut 2, consisting of a cylindrical part 8 and a conical parts 9.

Вкладыш 7 имеет по крайней мере три тангенциальных канала 3 (фиг. 2 - на чертеже показано четыре канала), расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса 1, а также камеру закручивания 4, соединенную с тангенциальными каналами 3, соосное корпусу 1 дроссельное отверстие 5, расположенное в нижней части вкладыша 7, и диск 6, примыкающий к торцу вкладыша 7 со стороны тангенциальных каналов перпендикулярно оси корпуса 1. Тангенциальные каналы 3 выполнены со скругленными входными кромками и сужающимися по ходу потока. Вкладыш 7 и диск 6 изготовлены из металлокерамики.The insert 7 has at least three tangential channels 3 (Fig. 2 - four channels are shown in the drawing) located in a plane perpendicular to the axis of the housing 1, as well as a twisting chamber 4 connected to the tangential channels 3, a throttle hole 5 coaxial to the housing 1, located at the bottom of the liner 7, and the disk 6 adjacent to the end of the liner 7 from the side of the tangential channels perpendicular to the axis of the housing 1. The tangential channels 3 are made with rounded inlet edges and tapering along the flow. The liner 7 and the disk 6 are made of cermet.

К торцевой поверхности накидной гайки 2 осесимметрично корпусу 1 крепится пластинчатый распылитель, состоящий из перпендикулярных оси корпуса и параллельных между собой по крайней мере двух пластин, одна из которых, первая пластина, 11 имеет центральное отверстие 15, а вторая пластина 12 выполнена сплошной и крепится к первой посредством по крайней мере трех крепежных элементов 16, включающих в себя винт и простановочные калиброванные шайбы 13 и 14, устанавливаемые между пластинами 11 и 12, а также между торцевой поверхностью накидной гайки 2 и первой пластиной 11, которые выполняют функцию регулирующего звена, управляющего зазором между пластинами 11 и 12 распылителя, влияющим на дисперсность распыливаемой среды.A plate sprayer is mounted axisymmetrically to the housing 1 to the end surface of the cap nut 2, consisting of at least two plates perpendicular to the axis of the housing and one of which, the first plate 11 has a central hole 15 and the second plate 12 is solid and attached to first through at least three fasteners 16, including a screw and spacing calibrated washers 13 and 14, installed between the plates 11 and 12, as well as between the end surface of the union nut 2 and howl plate 11, which function as the regulating unit controlling the gap between the plates 11 and 12, the nebulizer affecting the dispersibility of the spray medium.

Вторая, сплошная, пластина 12 пластинчатого распылителя может быть выполнена не плоской, а выпуклой или вогнутой (на чертеже не показано), причем вершина выпуклой поверхности может быть направлена как в сторону торцевой поверхности накидной гайки 2, так и от нее. Это зависит от вязкости распыливаемой жидкости и требуемой степени дисперсности распыливаемого потока жидкости.The second, solid, plate 12 of the plate spray can be made not flat, but convex or concave (not shown in the drawing), and the top of the convex surface can be directed both towards the end surface of the union nut 2 and away from it. It depends on the viscosity of the sprayed liquid and the required degree of dispersion of the sprayed liquid stream.

Вторая пластина 12 пластинчатого распылителя выполнена перфорированной, на участке, ограниченном простановочными калиброванными шайбами 14, устанавливаемыми между пластинами 11 и 12 пластинчатого распылителя.The second plate 12 of the lamellar diffuser is perforated, in the area limited by the calibrated washers 14 installed between the plates 11 and 12 of the lamellar diffuser.

Ко второй пластине 12 пластинчатого распылителя посредством по крайней мере трех спиц 17 крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока 18, причем степень его перфорации меньше, чем у второй пластины 12 пластинчатого распылителя.An elliptical perforated flow divider 18 is attached to the second plate 12 of the plate spray gun by means of at least three spokes 17, the degree of perforation being less than that of the second plate 12 of the plate spray gun.

Возможен вариант, когда спицы 17, посредством которых ко второй пластине 12 пластинчатого распылителя крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока 18, выполнены наклонными в сторону оси корпуса 1, а на них свободно посредством упоров 20 закреплены вращающиеся распылители потока 19, выполненные в виде винтовых цилиндров.A variant is possible when the spokes 17, by means of which an elliptical perforated flow divider 18 is attached to the second plate 12 of the plate spray, are made inclined towards the axis of the housing 1, and rotary flow nozzles 19 made in the form of screw cylinders are freely fixed to them by means of stops 20.

Центробежная вихревая форсунка работает следующим образом. Из тангенциальных каналов 3 струи жидкости под давлением попадают в камеру закручивания 4, из которой под действием давления и центробежных сил распыливаются через дроссельное отверстие 5. Затем мелкодисперсный вихревой поток поступает сначала в цилиндрическую часть 8 центрального отверстия, а затем в коническую часть 9 этого отверстия, образуя факел мелкодисперсного вихревого потока, угол раскрытия которого определяется углом конической части 9 центрального отверстия. Тангенциальные каналы 3 выполнены со скругленными входными кромками и сужающимися по ходу потока, что дополнительно снижает гидравлическое сопротивление и повышает качество распыливания, а вторичное дробление капель жидкости и получение мелкодисперсного факела обеспечивает пластинчатый распылитель за счет того, что вторая пластина 12 пластинчатого распылителя выполнена перфорированной на участке, ограниченном простановочными калиброванными шайбами 14, устанавливаемыми между пластинами 11 и 12 пластинчатого распылителя.Centrifugal vortex nozzle operates as follows. From the tangential channels 3, the liquid jets under pressure enter the swirl chamber 4, from which they are sprayed through the throttle aperture under the action of pressure and centrifugal forces 5. Then, the finely dispersed vortex flow enters first into the cylindrical part 8 of the central hole, and then into the conical part 9 of this hole. forming a torch of a finely dispersed vortex flow, the opening angle of which is determined by the angle of the conical part 9 of the central hole. The tangential channels 3 are made with rounded inlet edges and tapering along the flow, which further reduces hydraulic resistance and improves the quality of atomization, and secondary crushing of liquid droplets and obtaining a fine torch provides a plate spray due to the fact that the second plate 12 of the plate spray is perforated bounded by calibrated washers 14 mounted between the plates 11 and 12 of the plate atomizer.

Возможен вариант, когда к спицам 17, посредством которых ко второй пластине 12 пластинчатого распылителя крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока 18, прикреплена ось 21, на которой свободно посредством упоров закреплен дополнительный вращающийся распылитель потока 22, выполненный в виде винтового цилиндра, что позволяет повысить эффективность мелкодисперсного распыливания жидкости.It is possible that, to the spokes 17, by means of which an elliptical perforated flow divider 18 is attached to the second plate 12 of the plate spray gun, an axis 21 is attached, on which an additional rotating spray of the stream 22 made in the form of a screw cylinder is freely fixed by means of stops, which allows to increase the efficiency of the finely dispersed spraying liquid.

Claims

Центробежная вихревая форсунка, содержащая корпус, накидную гайку, вкладыш с сужающимися по потоку тангенциальными каналами, камеру закручивания, сопло и диск, примыкающий к торцу вкладыша со стороны тангенциальных каналов, при этом вкладыш и диск изготовлены из металлокерамики, входные кромки тангенциальных каналов скруглены, в торцевой поверхности накидной гайки осесимметрично корпусу выполнено центральное отверстие, состоящее из цилиндрической части и конической части, а вкладыш имеет по крайней мере три тангенциальных канала, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, а также камеру закручивания, соединенную с тангенциальными каналами, соосное корпусу дроссельное отверстие, расположенное в нижней части вкладыша, и диск, примыкающий к торцу вкладыша со стороны тангенциальных каналов перпендикулярно оси корпуса, а к торцевой поверхности накидной гайки осесимметрично корпусу крепится пластинчатый распылитель, состоящий из перпендикулярных оси корпуса и параллельных между собой по крайней мере двух пластин, одна из которых, первая пластина, имеет центральное отверстие, а вторая пластина выполнена сплошной и крепится к первой посредством по крайней мере трех крепежных элементов, включающих в себя винт и простановочные калиброванные шайбы, устанавливаемые между пластинами, а также между торцевой поверхностью накидной гайки и первой пластиной, при этом вторая, сплошная, пластина пластинчатого распылителя выполнена не плоской, а выпуклой или вогнутой, причем вершина выпуклой поверхности может быть направлена как в сторону торцевой поверхности накидной гайки, так и от нее, вторая пластина пластинчатого распылителя выполнена перфорированной на участке, ограниченном простановочными калиброванными шайбами, устанавливаемыми между пластинами пластинчатого распылителя, при этом ко второй пластине пластинчатого распылителя посредством по крайней мере трех спиц крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока, причем степень его перфорации меньше, чем у второй пластины пластинчатого распылителя, причем спицы, посредством которых ко второй пластине пластинчатого распылителя крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока, выполнены наклонными в сторону оси корпуса, а на них свободно посредством упоров закреплены вращающиеся распылители потока, выполненные в виде винтовых цилиндров, отличающаяся тем, что к спицам, посредством которых ко второй пластине пластинчатого распылителя крепится эллиптический перфорированный рассекатель потока, прикреплена ось, на которой свободно посредством упоров закреплен дополнительный вращающийся распылитель потока, выполненный в виде винтового цилиндра.A centrifugal vortex nozzle containing a housing, a flare nut, a liner with tangential channels tapering downstream, a swirl chamber, a nozzle and a disk adjacent to the end face of the liner from the tangential channel side, while the liner and disk are made of cermet, the input edges of the tangential channels are rounded the end face of the union nut, axisymmetrically to the body, has a central hole consisting of a cylindrical part and a conical part, and the liner has at least three tangential channels laid in a plane perpendicular to the axis of the housing, as well as a twisting chamber connected to the tangential channels, a throttle hole coaxial to the housing located at the bottom of the liner, and a disk adjacent to the end of the liner from the tangential channels side perpendicular to the axis of the housing, and to the end surface of the union nut axisymmetrically mounted to the casing is a plate atomizer consisting of at least two plates perpendicular to the casing axis and parallel to each other, one of which, the first plate, has a the neutral hole, and the second plate is solid and fastened to the first by at least three fasteners, including a screw and spacing calibrated washers installed between the plates, as well as between the end surface of the union nut and the first plate, while the second, solid, the plate of the plate spray is not made flat, but convex or concave, and the top of the convex surface can be directed both towards the end surface of the union nut and away from it, the second the length of the plate spray is perforated in the area limited by calibrated washers installed between the plates of the plate spray, and an elliptical perforated flow divider is attached to the second plate of the plate spray by at least three spokes, and its perforation is less than that of the second plate of the plate spray moreover, the spokes by means of which an elliptical perforator is attached to the second plate of the plate spray The aforementioned flow divider is made inclined towards the axis of the casing, and rotary flow nozzles made in the form of screw cylinders are freely attached to them by means of stops, characterized in that to the spokes, by means of which an elliptical perforated flow divider is attached to the second plate of the spray nozzle, an axis is attached on which an additional rotating flow atomizer made in the form of a screw cylinder is freely fixed by means of stops.