RU2548069C1

RU2548069C1 - Kochetov's swirl atomizer

Info

Publication number: RU2548069C1
Application number: RU2013158150/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: in swirl atomizer central hole is made in the first plate of the plate baffle. In the second solid plate a nozzle bush is installed coaxially with this central hole. The nozzle bush is made as washer with orifice holes located from the central orifice hole at the concentric circles. Center of circles coincides with center of the central orifice hole. Centers of the peripheral orifice holes are located at concentric circles. Number of the peripheral orifice holes increases from central orifice hole. Diameters of the orifice holes correspondingly decrease from center of the central orifice hole to periphery. Number of the peripheral orifice holes depends on viscosity of the sprayed liquid and required degree of dispersion of the sprayed liquid flow.

EFFECT: higher 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.

2 cl, 3 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, A62C 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, A62C 31/02, containing a hollow cylindrical body with a fluid supply pipe, a 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, 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 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 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, расположенные 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, а во второй сплошной пластине, соосно центральному отверстию, выполненному в первой пластине пластинчатого отбойника, установлен сопловый вкладыш, выполненный в виде шайбы с дроссельными отверстиями, расположенными от центрального дроссельного отверстия на концентрично расположенных окружностях, центр которых совпадает с центром центрального дроссельного отверстия, а центры периферийных дроссельных отверстий лежат на концентрично расположенных окружностях, причем количество периферийных дроссельных отверстий увеличивается от центрального дроссельного отверстия, а их диаметры соответственно уменьшаются от центра центрального дроссельного отверстия к периферии, причем количество периферийных дроссельных отверстий зависит от вязкости распыливаемой жидкости и требуемой степени дисперсности распыливаемого потока жидкости.This is achieved by the fact that in a vortex nozzle containing a housing, a union 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 edges the tangential channels are rounded, in the end surface of the union nut, axisymmetrically to the body, a central hole is made up of a cylindrical part and a conical part, and the liner has at least three tangential channel located in a plane perpendicular to the axis of the housing, as well as a swirl 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 body, a plate atomizer is mounted, consisting of perpendicular to the axis of the body and parallel to each other at least two plates, one of which, the first the plate has a Central hole, and the second plate is solid and is attached to the first by at least three fasteners, including a screw, and spaced calibration washers installed between the plates, as well as between the end surface of the union nut and the first plate, the second continuous plate of the plate spray is not convex or concave, but the top of the convex surface can be directed both towards the end surface of the union nut and away from e, and in the second continuous plate, coaxial to the central hole made in the first plate of the plate chipper, there is a nozzle insert made in the form of a washer with throttle holes located from concentrically arranged circles from the central throttle hole, the center of which coincides with the center of the central throttle hole, and the centers of the peripheral throttle holes lie on concentrically arranged circles, and the number of peripheral throttle holes increases from central throttle bore, and their diameters respectively decrease from the center of the Central throttle bore to the periphery, and the number of peripheral throttle bores depends on the viscosity of the sprayed liquid and the required degree of dispersion of the sprayed fluid flow.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез вихревой форсунки, на фиг. 2 - вид А на сменный сопловый вкладыш снизу, на фиг. 3 - вид А на вариант выполнения сменного соплового вкладыша снизу.In FIG. 1 shows a frontal section of a vortex nozzle; FIG. 2 is a bottom view A of a replaceable nozzle insert; FIG. 3 - view A of an embodiment of a replaceable nozzle insert from below.

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 vortex nozzle consists of a tubular body 1 (Fig. 1), in which, with the help of the union nut 2, the insert 7 is coaxially fixed through the sealing gasket 7. A central hole is made in the end surface of the union nut 2, axisymmetrically to the housing 1, consisting of a cylindrical part 8 and conical part 9.

Вкладыш 7 имеет по крайней мере три тангенциальных канала 3 (на фиг. 2 показано четыре канала), расположенные 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 (four channels are shown in FIG. 2) 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 in the lower part 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 atomizer is mounted to the end surface of the union nut 2, axisymmetrically to the body 1, consisting of at least two plates perpendicular to the axis of the body and parallel to each other, one of which, the first plate 11, has a central hole 15 and the second plate 12 is solid and attached to the first by means of 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 p the first plate 11, which perform the function of a regulating link, controlling the gap between the plates 11 and 12 of the sprayer, affecting the dispersion of the sprayed 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 apex of the convex surface can be directed both towards and away from the end surface of the union nut 2. It depends on the viscosity of the sprayed liquid and the required degree of dispersion of the sprayed liquid stream.

Во второй сплошной пластине 12 (фиг. 1), соосно центральному отверстию 15, выполненному в первой пластине 11 пластинчатого отбойника, установлен сопловый вкладыш 17, выполненный в виде шайбы с дроссельными отверстиями (фиг. 2), расположенными от центрального дроссельного отверстия 18 на концентрично расположенных окружностях, центр которых совпадает с центром центрального дроссельного отверстия, а центры периферийных дроссельных отверстий 19 и 20 лежат на концентрично расположенных окружностях, причем количество периферийных дроссельных отверстий 19 и 20 увеличивается от центрального дроссельного отверстия 18, а их диаметры соответственно уменьшаются от центра центрального дроссельного отверстия 18 к периферии, причем количество периферийных дроссельных отверстий 19 и 20 зависит от вязкости распыливаемой жидкости и требуемой степени дисперсности распыливаемого потока жидкости.In the second continuous plate 12 (Fig. 1), coaxial to the central hole 15 made in the first plate 11 of the plate chipper, a nozzle insert 17 is made in the form of a washer with throttle holes (Fig. 2) located concentrically from the central throttle hole 18 located circles, the center of which coincides with the center of the central throttle hole, and the centers of the peripheral throttle holes 19 and 20 lie on concentrically arranged circles, and the number of peripheral throttle holes 19 and 20 increases from the central orifice 18 and their diameters respectively decrease from the center of the central orifice 18 to the periphery, the number of peripheral orifice holes 19 and 20 depending on the viscosity of the sprayed liquid and the required degree of dispersion of the sprayed liquid flow.

Возможен вариант, когда во второй сплошной пластине 12 (фиг. 1), соосно центральному отверстию, состоящему из цилиндрической части 8 и конической части 9, выполненному в первой пластине 11 пластинчатого отбойника, установлен сопловый вкладыш 17, выполненный в виде шайбы с дроссельными пазами прямоугольного профиля (фиг. 3), расположенными от центрального дроссельного паза 21 параллельно и симметрично относительно горизонтальной оси сплошной пластины 12 (фиг. 3), а горизонтальные оси периферийных дроссельных пазов 22 и 23 прямоугольного профиля лежат на параллельно расположенных горизонтальных осях, причем расстояние их от центрального дроссельного паза 21 уменьшается от центра к периферии, а их площади проходных сечений увеличиваются от периферии к центру, причем количество периферийных дроссельных пазов зависит от вязкости распыливаемой жидкости и требуемой степени дисперсности распыливаемого потока жидкости.It is possible that in the second continuous plate 12 (Fig. 1), nozzle insert 17 made in the form of a washer with rectangular throttle grooves is installed coaxially with the central hole consisting of a cylindrical part 8 and a conical part 9 made in the first plate 11 of the plate chipper profile (Fig. 3), located from the Central throttle groove 21 in parallel and symmetrically relative to the horizontal axis of the solid plate 12 (Fig. 3), and the horizontal axis of the peripheral throttle grooves 22 and 23 of a rectangular profile lying t on parallel horizontal axes, and their distance from the central throttle groove 21 decreases from the center to the periphery, and their bore areas increase from the periphery to the center, and the number of peripheral throttle grooves depends on the viscosity of the sprayed liquid and the required degree of dispersion of the sprayed fluid stream.

Вихревая форсунка работает следующим образом.Vortex nozzle operates as follows.

Из тангенциальных каналов 3 струи жидкости под давлением попадают в камеру накручивания 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 с установленным в ней сопловым вкладышем 17, выполненным в виде шайбы с дроссельными отверстиями (фиг.2), расположенными от центрального дроссельного отверстия 18 на концентрично расположенных окружностях, что существенно позволяет увеличить мелкодисперсность распыливаемого потока жидкости.From the tangential channels 3, the liquid jets under pressure enter the wrap 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 finely dispersed torch provides a plate sprayer due to the fact that the second plate 12 of the plate sprayer is installed with her nozzle liner 17, made in the form of a washer with throttle holes (figure 2), located from the Central throttle hole 18 on centric circles arranged that significantly increases the fine dispersion of atomized liquid stream.

Claims

1. A vortex nozzle containing a housing, a flare nut, an insert with tangential channels tapering along the flow, a swirl chamber, a nozzle and a disk adjacent to the end of the insert from the side of the tangential channels, while the insert and disk are made of cermet, the input edges of the tangential channels are rounded, in the end surface of the union nut, a center hole is made axisymmetrically to the body, consisting of a cylindrical part and a conical part, and the liner has at least three tangential channels located a plane perpendicular to the axis of the housing, as well as a twisting chamber connected to the tangential channels, a throttle bore 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 surface of the union nut axisymmetrically to the housing a plate sprayer is mounted, consisting of at least two plates perpendicular to the axis of the body and parallel to each other, one of which, the first plate, has a central a bore, 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, while the second solid plate of the plate sprayer made not 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 from it, characterized in that a second continuous plate coaxially with the central hole made in the first plate of the plate baffle has a nozzle insert made in the form of a washer with throttle holes located from concentric spaced circles from the central throttle hole, the center of which coincides with the center of the central throttle hole, and the centers of the peripheral throttle holes lie on concentric circles, with the number of peripheral throttle holes increasing from the center nogo throttle openings, and their diameters correspondingly reduced from the center of the central orifice hole to the periphery, the number of peripheral throttle holes depends on the viscosity of the spray liquid, and the desired degree of dispersion of atomized liquid stream.

2. The vortex nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle insert is made in the form of a washer with throttle grooves of a rectangular profile located parallel to the central throttle groove and symmetrically with respect to the horizontal axis of the continuous plate, and the horizontal axes of the peripheral throttle grooves of a rectangular profile lie parallel horizontal axes, and their distance from the Central throttle groove decreases from the center to the periphery, and their area of the passage sections increase from the periphery uu toward the center, the number of peripheral throttle slot depends on the viscosity of the spray liquid, and the desired degree of dispersion of atomized liquid stream.