Центробежно-струйная форсунка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ(72) Авторы Турцевич Аркадий Степанович Сарычев Олег Эрнстович Солодуха Виталий Александрович Рыбкин Владимир Анатольевич Савич Владимир Николаевич Глоба Александр Николаевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество ИНТЕГРАЛ(57) Центробежно-струйная форсунка, содержащая корпус с подготовительной камерой,образованной цилиндрическим участком подготовительной камеры с кольцевым упором и коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с центральным цилиндрическим отверстием и периферийными наклонными пазами и подводящий штуцер с резьбой, причем внутренний диаметр кольцевого упора равен диаметру внутреннего отверстия подводящего штуцера, отличающаяся тем, что кольцевой упор подготовительной камеры сформирован по периметру конического сужающегося отверстия, а цилиндрическое сопло, центральное цилиндрическое отверстие и периферийные наклонные пазы вкладыша выполнены так, что отношение суммы площади проходного сечения центрального отверстия и суммарной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла находится в диапазоне от 2,8 до 3,5, а угол наклона периферийных пазов вкладыша находится в диапазоне от 15 до 20.(56) 1. Галустов В.С. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. М. Энергостандарт, 1989. - С 198. 2. Патент РБ 3478, МПК 05 1/20, 2007. Полезная модель относится к теплоэнергетике, а более конкретно к форсункам для распыления жидкости. Известна центробежно-струйная форсунка 1, содержащая корпус с подготовительной камерой, коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с наклонными пазами и подводящий штуцер с резьбой. Недостатками известного устройства являются возможность перекоса вкладыша в сопле и наличие дополнительного гидравлического сопротивления в подготовительной камере, возникающего в результате того, что подводящий штуцер перекрывает часть сечения пазов вкладыша, при этом жидкость входит в периферийные пазы вкладыша со скоростью большей, чем выходит из них, что создает дополнительное гидравлическое сопротивление и приводит к ухудшению равномерности заполнения факела каплями. Наиболее близкой по технической сущности форсункой-прототипом является центробежно-струйная форсунка 2, содержащая корпус с подготовительной камерой, образованной цилиндрическим участком подготовительной камеры с кольцевым упором и коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с центральным цилиндрическим отверстием и периферийными наклонными пазами и подводящий штуцер с резьбой, причем внутренний диаметр кольцевого упора равен диаметру внутреннего отверстия подводящего штуцера. Отношение суммы площадей четырех свободных проходных сечений периферийных пазов к площади поперечного сечения центрального отверстия вкладыша находится в диапазоне от 3,1 до 4,8. Однако и данная форсунка не лишена недостатков. Коэффициент расхода данной форсунки составляет 0,8-0,81, а угол раскрытия факела 70-75. При использовании данных форсунок для охлаждения воды в брызгательнокапельных градирнях увеличивается количество форсунок, которые необходимо установить под требуемую производительность градирни, а также необходимо обеспечивать больший напор перед форсунками для обеспечения оптимальной высоты факела. При таком угле раскрытия факела затруднено использование данных форсунок в многофакельных распылительных устройствах из-за сильного перекрытия факелов соседних форсунок и изменения диаметра капель при наложении факелов. Заявленная полезная модель решает задачу увеличения коэффициента расхода форсунки, обеспечения использования форсунок в многофакельных распылительных устройствах. Поставленная задача решается тем, что в центробежно-струйной форсунке, содержащей корпус с подготовительной камерой, образованной цилиндрическим участком подготовительной камеры с кольцевым упором и коническим сужающимся отверстием,переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с центральным цилиндрическим отверстием и периферийными наклонными пазами и подводящий штуцер с резьбой, причем внутренний диаметр кольцевого упора равен диаметру внутреннего отверстия подводящего штуцера кольцевой упор сформирован по периметру конического сужающегося отверстия, а цилиндрическое сопло, центральное цилиндрическое отверстие и периферийные наклонные пазы вкладыша выполнены так, что отношение суммы площади проходного сечения центрального отверстия и суммарной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла находится в диапазоне от 2,8 до 3,5, а угол наклона периферийных пазов вкладыша находится в диапазоне от 15 до 20. 2 66142010.10.30 Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что заявляемая центробежно-струйная форсунка отличается от известной тем, что кольцевой упор сформирован по периметру конического сужающегося отверстия, а цилиндрическое сопло, центральное цилиндрическое отверстие и периферийные наклонные пазы вкладыша выполнены так, что отношение суммы площади проходного сечения центрального отверстия и суммарной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла находится в диапазоне от 2,8 до 3,5, а угол наклона периферийных пазов вкладыша находится в диапазоне от 15 до 20. В центробежно-струйной форсунке раздробление потока жидкости производят путем разделения поступающего потока жидкости на два, причем первый из потоков закручивают вокруг оси форсунки, пропуская его по наклонным пазам вкладыша, второй направляют по центру вдоль оси форсунки, а смешение потока осуществляется перед соплом форсунки. Затем полученная смесь выбрасывается из сопла по направлению оси форсунки. Именно второй, направленный по центру, поток обеспечивает дальнобойность получаемого факела капель жидкости, а первый, предварительно закрученный, поток обеспечивает необходимую динамическую неустойчивость смешанного потока, истекающего из сопла форсунки. Благодаря полученной динамической неустойчивости суммарного потока происходит образование факела капель жидкости. При отношении суммы площади проходного сечения центрального отверстия и суммарной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла менее 2,8 снижается эффективность использования форсунки в многофакельных распылительных устройствах. При отношении суммы площади проходного сечения центрального отверстия и суммарной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла более 3,5 сужается угол раскрытия факела, что уменьшает объем градирни, занимаемый каплями, и соответственно снижается эффективность использования форсунок для охлаждения воды в брызгательно-капельных градирнях. При угле наклона периферийных пазов менее 15 сужается угол раскрытия факела и уменьшается плотность орошения. При угле наклона периферийных пазов более 20 увеличивается гидродинамическое сопротивление форсунки. В заявляемой полезной модели кольцевой упор сформирован непосредственно по периметру конического сужающегося отверстия, переходящего в цилиндрическое сопло. При этом цилиндрический участок подготовительной камеры смешения отсутствует, а перекос и заклинивание вкладыша в форсунке не происходят. Наличие цилиндрического участка подготовительной камеры уменьшает технологичность изготовления форсунки и ухудшает ее параметры. Поэтому использовать форсунки с цилиндрическим участком подготовительной камеры нецелесообразно. Заявленная полезная модель иллюстрируется следующими конкретными примерами. Центробежно-струйная форсунка выполнена фрезерованием из бронзы. Возможно изготовление форсунки из других материалов, например полиамиды - 5 и т.п. Полезная модель поясняется фиг. 1, 2. На фиг. 1 представлено осевое сечение заявленной полезной модели центробежно-струйной форсунки, а на фиг. 2 - вкладыша. На фиг. 1 изображена заявляемая центробежно-струйная форсунка, содержащая корпус (1) с подготовительной камерой, кольцевой упор (2), сформированный по периметру конического сужающегося отверстия (3), переходящего в цилиндрическое сопло (4), вкладыш (5) с центральным цилиндрическим отверстием (6) и периферийными наклонными пазами (7) и подводящий штуцер (8) с резьбой. На фиг. 2 представлен вкладыш (5) с центральным цилиндрическим отверстием (6) и периферийными наклонными пазами (7). Вкладыш имеет четыре периферийных паза с 3 66142010.10.30 углом наклона периферийных пазов (9) относительно оси центрального цилиндрического отверстия. Форсунка работает следующим образом. Жидкость поступает через подводящий штуцер (8) в подготовительную камеру корпуса (1) и продавливается через наклонные пазы и центральное цилиндрическое отверстие вкладыша (5). Жидкость проходит по центральному цилиндрическому отверстию (6) и периферийным наклонным пазам (7) и далее в коническое сужающееся отверстие (3) и в сопло (4). Отсутствие перекосов вкладыша увеличивает надежность форсунки. Характеристики центробежно-струйных форсунок представлены в таблице. Упор выполнен по 15 2,8 3,7 0,87 63 1,24 0,846 Упор выполнен перед цилиндричепрототип 4,45 0,80 75 1,0 1,0 ским участком подготовительной камеры и коническим сужающимся отверстием, град - угол наклона периферийных пазовотн.ед. - отношение суммарной площади свободных проходных сечений пе риферийных наклонных пазов вкладышаи площади проходного сечения центрального отверстияк площади цилиндрического сопла/, отн.ед. - отношение суммарной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазоввкладыша к площади проходного сечения центрального отверстия/пр, отн.ед. - отношение высоты факела заявляемой полезной модели к высоте факела форсунки - прототипа при одинаковых входных давлениях/пр, отн.ед. - отношение входного давления заявляемой полезной модели к входному давлению форсунки - прототипа при одинаковых диаметрах цилиндрического сопла и при одинаковых расходах жидкости Т изг - технологичность изготовления форсунки В пр - возможность применения форсунки в многофакельных распылительных устройствах. Из таблицы видно, что наилучшие результаты обеспечивает заявляемая полезная модель в исполнениях 2, 3, 4. По сравнению с форсункой-прототипом она имеет следующие преимущества коэффициент расхода форсунки больше коэффициента расхода форсунки-прототипа в 1,09-1,14 раз 4 66142010.10.30 отношение высоты факела заявляемой полезной модели к высоте факела форсунки прототипа при одинаковых входных давлениях от 1,24 до 1,88 заявляемую полезную модель форсунки возможно эффективно использовать в многофакельных распылительных устройствах. Таким образом, предлагаемая полезная модель центробежно-струйной форсунки позволяет решить поставленную задачу увеличения коэффициента расхода форсунки, обеспечения использования форсунок в многофакельных распылительных устройствах. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5