форсунка для распыления жидкостей

Формула изобретения

1. Форсунка, состоящая из корпуса с сопловым каналом и рассекателя, выполненного в виде овалоида или шара, отличающаяся тем, что профиль внутренней поверхности стенки осесимметричного сопла, представляющего тело вращения, выполнен с возрастающей к выходу кривизной, при этом отношение диаметра сопла к диаметру входного сечения - 0,25-0,45, а отношение диаметра миделевого сечения рассекателя к диаметру сопла - 1,8-2,5.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что угол между касательной к выходной кромке профиля и осью сопла составляет 35-65°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей, а именно к форсункам, создающим мелкодисперсный туман, состоящий из распыляемой жидкости.

Указанные форсунки могут использоваться в устройствах для распыления воды, водных растворов, углеводородных топлив, масел и других подобных жидкостей.

Областями применения форсунок являются противопожарная техника, энергетика, двигателестроение, пищевая промышленность, сельское хозяйство.

При использовании таких форсунок в установках пожаротушения можно получать водяной туман, состоящий из капель, имеющих среднемедианный диаметр на уровне 100-200 мкм с высокой кинетической энергией, что заметно повышает эффективность тушения.

Существует целый ряд форсунок, используемых для создания водяного тумана. Близким к предлагаемому изобретению является форсунка, описанная в патенте [патент США 5,392,993, кл. В 05 В 01/26, оп.28.02.95], в которой водяной туман создается при взаимодействии потока жидкости с рассекателем, имеющим выпуклую крестообразную поверхность с длиной дуги, равной или большей, чем диаметр отверстия. Известна форсунка [патент США 6454017, кл. А 62 С 31/02; А 62 С 37/14, опуб.27.12.01], в которой рассекатель имеет коническую поверхность соударения, вогнутую по направлению к исходящему потоку. Периферийная часть рассекателя имеет выемки или зубцы, расположенные по всей ее окружности.

Основным недостатком вышеописанных конструкций является невозможность диспергирования жидкости при сравнительно больших диаметрах соплового отверстия. Тем самым подобные форсунки не обеспечивают требуемые интенсивности подачи.

Наиболее близким по технической сущности является форсунка [патент США 5505383, кл. А 62 С 31/02; А 62 С 31/02, опуб.09.04.1996], имеющая рассекатель в виде шара, крепящегося с помощью двух опор к корпусу, в котором имеется сопло для истечения жидкости. Диаметр рассекателя может находиться в диапазоне от 4,5 до 9,5 мм, предпочтительное значение диаметра - 7 мм, при этом диаметр соплового отверстия - 1,5-3,0 мм, при оптимальной величине - 2,3 мм. Давление жидкости перед сопловым отверстием находится в диапазоне от 7 до 12 МПа или выше.

Из описания патента следует, что требуемый распыл при использовании такой форсунки достигается при сравнительно небольшом диаметре соплового отверстия ˜ 2,3 мм и уровне давления перед сопловым отверстием более 7 атм. При указанных параметрах расход воды через форсунку не превысит значения 0,15 кг/с.

Целью изобретения является разработка форсунки, создающей водяной туман, состоящий из капель со среднемедианным диаметром капель 100-200 мкм. При этом расход через форсунку должен быть не менее 1,0 кг/с, а давление на входе в форсунку не более 0,6 МПа.

Для достижения данной цели предлагается форсунка, состоящая из корпуса с сопловым каналом и рассекателя, имеющего форму овалоида или шара, при этом профиль внутренней поверхности стенки осесимметричною сопла, представляющего тело вращения, выполнен с возрастающей к выходу из сопла кривизной, причем угол между касательной к выходной кромке профиля стенки и осью сопла составляет величину от 35° до 65°, с преимущественным значением 45°-50°, а отношение диаметра сопла к диаметру его входного сечения 0,25-0,45.

Благодаря предложенной геометрии достигается более высокий динамический напор струи на выходе из сопла по сравнению с другими известными осесимметричными соплами, например соплами, выполненными в форме коноида или в виде прямого кругового конуса, если диаметры сопел и входные давления одинаковы. В результате этого в данном сопле повышается динамический напор струи рабочей жидкости на 20-30% и, очевидно, раньше наступают предкавитационный и кавитационный режимы течения. Оба эти фактора способствуют появлению однородного туманообразного факела распыла струи при пониженных давлениях, начиная с 0,2 МПа.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой форсунки. Жидкость, проходя через сопловой канал (1), ускоряется и, попадая на рассекатель (2), выполненный в виде овалоида или шара, образует на нем пленку, которая, в свою очередь, распадается на отдельные капли. Соотношение между диаметрами миделевого сечения рассекателя и соплового отверстия определяет угол раскрытия факела распыла, а также толщину образующейся пленки и, как следствие, степень диспергирования жидкости. Выполненные эксперименты показали, что оптимум данного соотношения находится в диапазоне 1,8-2,5. При таком соотношении угол раскрытия факела максимален, а среднемедианный диаметр капель для воды и водных растворов составляет 100-200 мкм. На фиг.2 схематически представлена форсунка в действии.

Таким образом, конструкция предлагаемой форсунки позволяет за счет увеличения динамического напора жидкости с одной стороны и оптимального сочетания геометрических размеров соплового отверстия и рассекателя получать требуемые характеристики распыла при сравнительно низких перепадах давления.