RU2450866C1 - Fluid sprayer - Google Patents
Fluid sprayer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450866C1 RU2450866C1 RU2010150497/05A RU2010150497A RU2450866C1 RU 2450866 C1 RU2450866 C1 RU 2450866C1 RU 2010150497/05 A RU2010150497/05 A RU 2010150497/05A RU 2010150497 A RU2010150497 A RU 2010150497A RU 2450866 C1 RU2450866 C1 RU 2450866C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- liquid
- channel
- diameter
- flow
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 99
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WVSMEHKNDSWLEM-LGDJGHNWSA-N Ins-1-P-Cer(t20:0/2,3-OH-26:0) Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)C(O)C(=O)N[C@H]([C@H](O)C(O)CCCCCCCCCCCCCCCC)COP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WVSMEHKNDSWLEM-LGDJGHNWSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 239000002917 insecticide Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 102220215119 rs1060503548 Human genes 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для генерации газокапельных потоков, и может быть использовано в системах пожаротушения, в составе технологического оборудования, используемого, например, для нанесения различного рода покрытий, в устройствах сжигания жидкого топлива и поливочных агрегатах.The invention relates to equipment designed to generate gas-droplet flows, and can be used in fire extinguishing systems, as part of technological equipment used, for example, for applying various kinds of coatings, in liquid fuel combustion devices and watering units.
В настоящее время для распыления жидкостей на больших площадях применяются различные типы конструкции распылителей жидкости. Так, например, известен распылитель жидкости, содержащий корпус с двумя коаксиально расположенными каналами: осевым каналом цилиндрической формы и внешним кольцевым каналом с винтообразными направляющими элементами (патент РФ №2159649, МПК-7 А62С 37/08, опубликован 27.11.2000). За счет организации взаимодействия струйного и центробежного потока в области формирования газокапельного потока с помощью данного распылителя обеспечивается равномерное пространственное распределение мелкодисперсных капель.Currently, for spraying liquids over large areas, various types of fluid atomizer designs are used. For example, a liquid atomizer is known that contains a housing with two coaxially arranged channels: an axial channel of cylindrical shape and an external annular channel with screw-shaped guiding elements (RF patent No. 2159649, IPC-7 A62C 37/08, published November 27, 2000). Due to the organization of the interaction of the jet and centrifugal flow in the field of formation of a gas-droplet flow with the help of this sprayer, a uniform spatial distribution of fine droplets is ensured.
В другой конструкции распылителя жидкости для увеличения площади поперечного сечения формируемого газокапельного потока с равномерным распределением мелкодисперсных капель используются несколько цилиндрических каналов с регулируемым направлением их осевых линий (см. авторское свидетельство СССР №1243746, МПК-4 А62С 31/02, опубликовано 15.07.1986).In another design of the liquid spray, to increase the cross-sectional area of the gas-droplet flow formed with a uniform distribution of fine droplets, several cylindrical channels with adjustable direction of their axial lines are used (see USSR author's certificate No. 1243746, IPC-4 А62С 31/02, published July 15, 1986) .
Известен также многоструйный распылитель жидкости, который описан в патенте РФ №2316369, МПК А62С 31/02, В05В 7/04, опубликован 10.02.2008. Известное устройство, применяемое для пожаротушения, содержит многоструйное сопло по меньшей мере с пятью профилированными каналами, с помощью которых обеспечивается формирование пространственно равномерного газокапельного потока большого поперечного сечения. Каждый профилированный канал состоит из трех последовательно расположенных участков: конического участка, сужающегося в направлении течения жидкости, цилиндрического участка и конического участка, расширяющегося в направлении течения жидкости. Выходные отверстия четырех периферийных каналов равномерно распределены по окружности на торцевой поверхности корпуса сопла вокруг выходного отверстия центрального (осевого) сопла. Выходные отверстия всех каналов имеют одинаковые диаметры. Периферийные профилированные каналы направлены под одинаковым углом к оси симметрии центрального профилированного канала. Угол наклона осей периферийных каналов выбирается в диапазоне до 10°. При этом оси всех каналов пересекаются в одной точке.Also known is a multi-jet liquid sprayer, which is described in RF patent No. 2316369, IPC А62С 31/02, В05В 7/04, published on 02/10/2008. The known device used for fire extinguishing, contains a multi-jet nozzle with at least five profiled channels, with the help of which the formation of a spatially uniform gas-droplet flow of large cross section is ensured. Each shaped channel consists of three successive sections: a conical section, tapering in the direction of fluid flow, a cylindrical section and a conical section, expanding in the direction of fluid flow. The outlets of the four peripheral channels are uniformly distributed around the circumference on the end surface of the nozzle body around the outlet of the central (axial) nozzle. The outlet openings of all channels have the same diameters. The peripheral profiled channels are directed at the same angle to the axis of symmetry of the central profiled channel. The angle of inclination of the axes of the peripheral channels is selected in the range up to 10 °. In this case, the axes of all channels intersect at one point.
При использовании многоструйного сопла происходит соударение струй, дробление струй на мелкие капли и последующее смешение отдельных потоков с образованием общего мелкодисперсного газокапельного потока, обладающего пространственной однородностью. Однако следует отметить, что пространственная однородность газокапельного потока, формируемого с помощью многоструйного сопла, ограничена областью соударения струй, за пределами которой происходит расширение потока с образованием нескольких радиально ориентированных зон, отличающихся как по размеру капель, так и по пространственному распределению капель.When using a multi-jet nozzle, the jets collide, the jets are crushed into small droplets and subsequent mixing of individual streams with the formation of a common finely dispersed gas-droplet stream with spatial uniformity. However, it should be noted that the spatial homogeneity of the gas-droplet flow generated using a multi-jet nozzle is limited by the region of the collision of the jets, beyond which the flow expands to form several radially oriented zones that differ both in the size of the droplets and in the spatial distribution of the droplets.
Наиболее близким аналогом патентуемого изобретения является распылитель жидкости, конструкция которого раскрыта в патенте РФ №2258567 (МПК-7 В05В 1/14, опубликован 20.08.2005). Распылитель жидкости содержит корпус с каналами для формирования струй жидкости. Каналы направлены таким образом, что их осевые линии скрещиваются за выходными отверстиями в пространственной области формирования распыленного потока жидкости. При этом минимальное расстояние между скрещивающимися осевыми линиями каналов не превышает среднюю величину гидравлического радиуса поперечного сечения каналов. Для генерации газокапельных потоков с широким факелом распыла угол пересечения фронтальных проекций осевых линий выбирается в широком диапазоне значений (до 179°).The closest analogue of the patented invention is a liquid atomizer, the design of which is disclosed in RF patent No. 2258567 (IPC-7
При указанных условиях в области формирования газокапельного потока происходит пересечение периферийных частей струй жидкости. В области пересечения струй под действием тангенциальных составляющих скоростей в потоке жидкости происходит вихреобразование, вращение захваченного пересекающимися струями потока жидкости и, вследствие этого, интенсивное разрушение струй жидкости с последующим образованием мелкодисперсного газокапельного потока. Зона вихреобразования расширяется по мере сближения струй и захватывает струи жидкости в процессе их перемещения от выходных отверстий каналов.Under these conditions, in the region of gas-droplet flow formation, the peripheral parts of the liquid jets intersect. In the region of the intersection of the jets under the influence of the tangential velocity components in the fluid stream, vortex formation occurs, the fluid stream captured by the intersecting jets rotates and, as a result, the liquid jets are intensively destroyed, followed by the formation of a finely dispersed gas-droplet stream. The vortex formation zone expands as the jets approach each other and captures the liquid jets as they move from the channel outlet openings.
Поскольку в процессе работы происходит пересечение струй и вихреобразование в области схождения струй жидкости, то данному распылителю присуще, как и другим аналогам, снижение однородности газокапельного потока по размеру капель и снижение пространственной равномерности распределения капель за пределами области формирования газокапельного потока.Since in the process of intersection of the jets and vortex formation in the region of convergence of the jets of liquid, this atomizer is inherent, like other analogues, a decrease in the uniformity of the gas-droplet flow in the size of the droplets and a decrease in the spatial uniformity of the distribution of droplets outside the region of formation of the gas-droplet flow.
Кроме того, при изготовлении известного распылителя жидкости требуется обеспечить высокую точность взаимного расположения осей каналов из-за малого расстояния между сходящимися струями. Вследствие этого усложняется технология изготовления устройства и увеличивается его стоимость.In addition, in the manufacture of the known liquid atomizer, it is required to ensure high accuracy of the relative position of the axes of the channels due to the small distance between the converging jets. As a result, the manufacturing technology of the device is complicated and its cost increases.
Изобретение направлено на создание распылителя жидкости, позволяющего генерировать мелкодисперсные газокапельные потоки, большого поперечного сечения потоки, обладающего пространственной равномерностью распределения капель и однородностью капель по размерам вдоль направления течения газокапельного потока. Вместе с тем ставится задача по снижению технологических требований по точности изготовления корпуса распылителя с пространственно ориентированными каналами.The invention is directed to the creation of a liquid atomizer, which allows to generate finely dispersed gas-droplet flows, large cross-sectional flows, having spatial uniformity of droplet distribution and uniformity of droplets in size along the direction of flow of the gas-droplet flow. At the same time, the task is to reduce technological requirements for the accuracy of the manufacture of a spray housing with spatially oriented channels.
С решением перечисленных задач связаны достигаемые при использовании распылителя жидкости технические результаты, заключающиеся в повышении пространственной равномерности распределения капель жидкости в газокапельном потоке и повышении однородности капель по размерам при увеличении поперечного сечения потока, а также в упрощении технологии изготовления распылителя.The above problems are associated with the technical results achieved by using a liquid atomizer, which include increasing the spatial uniformity of the distribution of liquid droplets in a gas-droplet stream and increasing the uniformity of droplets in size with increasing cross-section of the stream, as well as simplifying the technology for manufacturing the atomizer.
Достижение указанных выше технических результатов обеспечивается с помощью распылителя жидкости, содержащего корпус, по меньшей мере, с четырьмя осесимметричными каналами, предназначенными для формирования струй жидкости. Каналы направлены таким образом, что их осевые линии скрещиваются за выходными сечениями каналов в пространственной области формирования распыленного потока жидкости. Выходные отверстия каналов имеют одинаковый диаметр. Согласно изобретению, входные и выходные отверстия каналов расположены равномерно по окружностям. Диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов со стороны поверхности корпуса, обращенной к области подвода жидкости, превышает диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов со стороны поверхности корпуса, обращенной к области формирования распыленного потока жидкости. Расстояние между кромками близлежащих выходных отверстий каналов выбрано размером не менее одного диаметра выходного отверстия канала.The achievement of the above technical results is achieved using a liquid atomizer containing a housing with at least four axisymmetric channels designed to form liquid jets. The channels are directed in such a way that their axial lines intersect beyond the outlet sections of the channels in the spatial region of the formation of the atomized liquid flow. The outlet openings of the channels have the same diameter. According to the invention, the inlet and outlet openings of the channels are evenly spaced around the circumferences. The diameter of the circle passing through the axial lines of the channels from the side of the body surface facing the liquid supply region exceeds the diameter of the circle passing through the axial lines of the channels from the side of the body surface facing the region of formation of the sprayed liquid flow. The distance between the edges of the adjacent channel outlet openings is selected to be at least one diameter of the channel outlet.
Изобретение в совокупности перечисленных выше признаков обеспечивает достижение технических результатов за счет осуществления следующих процессов и явлений.The invention in combination of the above features ensures the achievement of technical results due to the implementation of the following processes and phenomena.
При использовании каналов, осевые линии которых скрещиваются в пространственной области формирования распыленного потока жидкости, а кромки выходных отверстий удалены друг от друга не менее чем на один диаметр отверстия, струи жидкости на начальном участке не пересекаются друг с другом. Истекающие из выходных отверстий каналов струи жидкости заполняют пространственный объем в области формирования распыленного потока жидкости. Определенная ориентация струй жидкости относительно оси симметрии корпуса распылителя характеризуется тем, что диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов со стороны поверхности корпуса, обращенной к области подвода жидкости, превышает диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов со стороны поверхности корпуса, обращенной к области формирования распыленного потока жидкости. За счет данной ориентации струи жидкости направляются в области их схождения к оси симметрии корпуса распылителя. При этом при свободном истечении струй жидкости происходит их расширение и частичное распыление под действием сопротивления окружающей газовой среды.When using channels, the axial lines of which intersect in the spatial region of the formation of the atomized liquid flow, and the edges of the outlet openings are separated from each other by at least one hole diameter, the liquid jets in the initial section do not intersect each other. The liquid jets flowing from the outlet openings of the channels fill the spatial volume in the region of formation of the atomized liquid stream. A certain orientation of the liquid jets relative to the axis of symmetry of the atomizer body is characterized by the fact that the diameter of the circle passing through the axial lines of the channels from the side of the body surface facing the liquid supply region exceeds the diameter of the circle passing through the axial lines of the channels from the side of the body surface facing the formation region atomized fluid flow. Due to this orientation, the liquid jets are directed in the region of their convergence to the axis of symmetry of the atomizer body. In this case, with the free flow of jets of liquid, they expand and partially spray under the influence of the resistance of the surrounding gas medium.
В области сближения струй на минимальное расстояние периферийные части распыленных потоков взаимодействуют друг с другом, вследствие чего происходит турбулизация взаимодействующих потоков и их перемешивание. В результате взаимодействия предварительно распыленных струй жидкости образуется газокапельный поток, состоящий из мелкодисперсных капель, который расширяется в окружающее пространство под действием кинетической энергии капель. Следует отметить, что из-за того что оси каналов скрещиваются за выходными отверстиями каналов в пространственной области формирования распыленного потока жидкости, т.е. осевые части струй жидкости не пересекаются и удалены друг от друга на определенное расстояние, которое зависит от расстояния между кромками выходных отверстий каналов (не менее одного диаметра выходного отверстия канала), область перемешивания струй жидкости растягивается вдоль направления истечения формируемого газокапельного потока. Данное явление способствует образованию мелкодисперсных капель жидкости с равномерным пространственным распределением и однородным размером по всему поперечному сечению газокапельного потока на удаленном расстоянии от выходных отверстий каналов. При этом увеличивается поперечное сечение газокапельного потока за счет перемешивания предварительно распыленных струй жидкости.In the area of the jets approaching to a minimum distance, the peripheral parts of the sprayed streams interact with each other, as a result of which the interacting streams are turbulized and mixed. As a result of the interaction of pre-sprayed jets of liquid, a gas-droplet stream is formed, consisting of fine droplets, which expands into the surrounding space under the influence of the kinetic energy of the droplets. It should be noted that due to the fact that the axis of the channels are crossed behind the outlet openings of the channels in the spatial region of the formation of the atomized liquid flow, i.e. the axial parts of the liquid jets do not intersect and are separated from each other by a certain distance, which depends on the distance between the edges of the channel outlet openings (at least one diameter of the channel outlet), the mixing region of the liquid jets is stretched along the direction of flow of the generated gas-droplet stream. This phenomenon contributes to the formation of fine liquid droplets with a uniform spatial distribution and a uniform size over the entire cross section of the gas-droplet stream at a remote distance from the channel outlet openings. In this case, the cross section of the gas-droplet flow increases due to mixing of the previously sprayed jets of liquid.
Описываемые процессы наблюдаются при определенной концентрации струй жидкости в пространственной области формирования распыленного потока жидкости. Концентрация скрещивающихся струй жидкости, в свою очередь, определяется количеством каналов, выполненных в корпусе распылителя жидкости. В результате проведенных исследований было установлено, что существенное увеличение пространственной равномерности распределения капель жидкости и однородности образующихся капель жидкости по их размеру происходит при использовании, по меньшей мере, четырех сходящихся струй жидкости, формируемых соответственно в четырех ориентированных относительно друг друга каналах. При увеличении количества каналов повышается концентрация струй жидкости в окружающем пространстве и соответствующим образом повышается концентрация капель в распыленном потоке жидкости, а также равномерность распределения капель в потоке и однородность капель по размеру.The described processes are observed at a certain concentration of liquid jets in the spatial region of the formation of the atomized liquid stream. The concentration of intersecting jets of liquid, in turn, is determined by the number of channels made in the body of the liquid atomizer. As a result of the studies, it was found that a significant increase in the spatial uniformity of the distribution of liquid droplets and the uniformity of the formed liquid droplets in size occurs when at least four converging jets of liquid are formed, respectively formed in four channels oriented relative to each other. With an increase in the number of channels, the concentration of liquid jets in the surrounding space increases and the concentration of droplets in the atomized liquid stream increases, as well as the uniform distribution of the droplets in the stream and the uniformity of the droplets in size.
Необходимо отметить, что достижение результата, связанного с повышением равномерности пространственного распределения капель и однородности капель по их размеру, обеспечивается при минимальных требованиях по точности изготовления корпуса распылителя, поскольку точность ориентации каналов распылителя жидкости зависит от расстояния между кромками выходных отверстий каналов, которое составляет не менее одного диаметра выходных отверстий.It should be noted that the achievement of the result associated with an increase in the uniformity of the spatial distribution of the droplets and the uniformity of the droplets by their size is ensured with minimum requirements for the accuracy of manufacture of the atomizer body, since the accuracy of the orientation of the channels of the liquid atomizer depends on the distance between the edges of the outlet holes of the channels, which is at least one outlet diameter.
Наиболее высокие результаты по пространственной равномерности распределения капель жидкости и однородности капель жидкости по размеру достигаются при выборе минимального расстояния между скрещивающимися осевыми линиями каналов в области формирования распыленного потока жидкости в диапазоне от двух до четырех диаметров выходных отверстий каналов. Кроме того, угол наклона фронтальной проекции каждой скрещивающейся осевой линии канала относительно оси симметрии корпуса распылителя жидкости предпочтительно выбирается в диапазоне от 30 до 35°.The highest results in the spatial uniformity of the distribution of liquid droplets and the uniformity of liquid droplets in size are achieved by choosing the minimum distance between the intersecting axial lines of the channels in the area of formation of the sprayed liquid stream in the range from two to four diameters of the channel outlet openings. In addition, the angle of inclination of the frontal projection of each intersecting axial line of the channel relative to the axis of symmetry of the body of the spray liquid is preferably selected in the range from 30 to 35 °.
Для организации направленного дальнобойного газокапельного потока диаметр входных отверстий каналов выбирается больше диаметра выходных отверстий каналов. Каналы могут содержать три последовательно расположенных участка, первый из которых образован цилиндрической поверхностью, второй участок - конической поверхностью, сужающейся в направлении течения жидкости, третий участок - цилиндрической поверхностью. В этом случае входное отверстие первого участка является входным отверстием канала, а выходное отверстие третьего участка - выходным отверстием канала.To organize a directed long-range gas-droplet flow, the diameter of the channel inlet openings is selected larger than the diameter of the channel outlet openings. The channels may contain three successive sections, the first of which is formed by a cylindrical surface, the second section by a conical surface, tapering in the direction of fluid flow, and the third section by a cylindrical surface. In this case, the inlet of the first section is the inlet of the channel, and the outlet of the third section is the outlet of the channel.
В каждом канале распылителя жидкости может быть установлена вставка с осевым цилиндрическим проточным каналом и внешними направляющими элементами, образующими с поверхностью каналов винтообразные проточные каналы. Данное выполнение распылителя жидкости обеспечивает дополнительное увеличение площади поперечного сечения формируемого газокапельного потока за счет завихрения струй жидкости в каналах перед их истечением в окружающее пространство. В этом случае закрученные в винтообразных проточных каналах струи жидкости начинают расширяться сразу же за выходными сечениями каналов. Вследствие этого периферийные части струй начинают взаимодействовать на более близких расстояниях от поверхности корпуса распылителя, обращенной к области формирования распыленного потока.An insert with an axial cylindrical flow channel and external guiding elements forming spiral-shaped flow channels with the surface of the channels can be installed in each channel of the liquid atomizer. This embodiment of the liquid spray provides an additional increase in the cross-sectional area of the generated gas-droplet flow due to the swirling of the liquid jets in the channels before they flow into the surrounding space. In this case, the liquid jets swirled in screw-shaped flow channels begin to expand immediately beyond the outlet sections of the channels. As a result, the peripheral parts of the jets begin to interact at closer distances from the surface of the atomizer body facing the region of formation of the atomized stream.
Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера реализации изобретения со ссылками на поясняющие чертежи. В качестве примера выполнения описана конструкция распылителя жидкости с четырьмя каналами, в каждом из которых установлена вставка с осевым цилиндрическим каналом и внешними направляющими элементами, образующими с поверхностью канала винтообразные проточные каналы.The invention is further explained in the description of a specific example implementation of the invention with reference to the explanatory drawings. As an example of execution, the design of a liquid atomizer with four channels is described, in each of which there is an insert with an axial cylindrical channel and external guide elements forming helical flow channels with the channel surface.
На прилагаемых чертежах изображено следующее:The accompanying drawings show the following:
на фиг.1 - вид сбоку на корпус распылителя жидкости;figure 1 is a side view of the housing of the spray liquid;
на фиг.2 - вид на поверхность распылителя жидкости, обращенную к области формирования распыленного потока жидкости (см. вид А на фиг.1);figure 2 is a view of the surface of the liquid atomizer, facing the area of formation of the atomized liquid stream (see view A in figure 1);
на фиг.3 - вид на поверхность распылителя жидкости, обращенную к области подвода жидкости (см. вид Б на фиг.1);figure 3 is a view of the surface of the spray liquid, facing the region of the fluid supply (see view B in figure 1);
на фиг.4 - разрез корпуса распылителя жидкости по плоскости, в которой расположена осевая линия одного из каналов (см. плоскость В-В на фиг.2);figure 4 is a section of the housing of the liquid atomizer along the plane in which the axial line of one of the channels is located (see plane BB in figure 2);
на фиг.5 - вид на торцевую поверхность вставки (в увеличенном масштабе), установленной в канале (см. вид Г на фиг.4);figure 5 is a view of the end surface of the insert (on an enlarged scale) installed in the channel (see view G in figure 4);
на фиг.6 - вид на боковую поверхность вставки с местным разрезом (в увеличенном масштабе).Fig.6 is a view of the side surface of the insert with a local section (on an enlarged scale).
Распылитель жидкости содержит корпус 1 с обтекателем 2 конической формы, расположенным со стороны области подвода жидкости. На корпусе 1 образован кольцевой буртик 3 для крепления распылителя жидкости к подводящему трубопроводу и фиксации положения распылителя относительно орошаемой поверхности в узле крепления. Диаметр корпуса 1 составляет 37 мм. В корпусе 1 выполнено четыре сквозных канала 4, которые служат для создания струй жидкости определенной пространственной ориентации в области формирования распыленного потока жидкости.The liquid spray contains a
Каналы 4 направлены таким образом, что их осевые линии скрещиваются (не пересекаются) за выходными отверстиями каналов в пространственной области формирования распыленного потока жидкости. Выходные отверстия 5 каналов 4 имеют одинаковый диаметр (см. фиг.2). Диаметр dвых выходных отверстий 5 для рассматриваемого варианта конструкции распылителя жидкости составляет 2 мм. Выходные отверстия 5 расположены равномерно по окружности. Диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов 4 со стороны поверхности корпуса, обращенной к области формирования распыленного потока жидкости, равен 8 мм. Расстояние между кромками близлежащих выходных отверстий 5 составляет 3 мм, т.е. больше диаметра dвых выходного отверстия.
Входные отверстия 6 каналов также равномерно расположены по окружности (см. фиг.3) и имеют одинаковый диаметр dвх=8мм, т.е. dвх>dвых. Диаметр окружности, проходящей диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов 4 со стороны поверхности корпуса, обращенной к области подвода жидкости, составляет 19 мм. Данный диаметр превышает диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов со стороны поверхности корпуса, обращенной к области формирования распыленного потока жидкости (8 мм).The inlet openings of the 6 channels are also uniformly spaced around the circumference (see FIG. 3) and have the same diameter d in = 8 mm, i.e. d in > d out The diameter of the circle passing through the diameter of the circle passing through the axial lines of the
При описанном выше расположении каналов и их взаимной ориентации минимальное расстояние между скрещивающимися осевыми линиями каналов в области формирования распыленного потока жидкости составляет 6 мм, т.е. 3dвых. Угол наклона фронтальной проекции скрещивающихся осевых линий каналов 4 относительно оси симметрии корпуса 1 равен 33°.With the above-described arrangement of the channels and their relative orientation, the minimum distance between the intersecting axial lines of the channels in the region of formation of the atomized liquid flow is 6 mm, i.e. 3d out . The angle of inclination of the frontal projection of the crossing axial lines of the
Каждый канал 4 содержит три последовательно расположенных участка (см. фиг.4). Первый участок 7 имеет цилиндрическую форму. Входное отверстие первого участка 7 является входным отверстием канала 4. С первым участком 7 соединен второй участок 8, образованный конической поверхностью, сужающейся в направлении течения жидкости. Третий участок 9 соединен с выходом второго участка 8 и имеет цилиндрическую форму. Выходное отверстие третьего участка 9 является выходным отверстием канала 4.Each
В рассматриваемом примере выполнения распылителя жидкости в каждом канале 4 на первом участке 7 установлена вставка 10, служащая для завихрения потока жидкости в полости канала (см. фиг.4). Вставка 10 выполнена с осевым цилиндрическим проточным каналом 11 и внешними направляющими элементами, образующими с поверхностью канала 4 винтообразные проточные каналы 12 (см. фиг.5 и 6). Вставка 10, установленная в канале 4, представляет собой струйно-центробежную форсунку. Осевой и винтообразные проточные каналы форсунки сообщены через конический сужающийся второй участок 8 и сопряженный с ним третий участок 9 с выходным отверстием 5 канала.In this example, the implementation of the liquid atomizer in each
Генерация газокапельного распыленного потока осуществляется с помощью распылителя жидкости следующим образом.The generation of a gas-droplet atomized stream is carried out using a liquid atomizer as follows.
Распылитель жидкости устанавливается над орошаемой поверхностью в узле крепления. К корпусу 1 распылителя со стороны обтекателя 2 подключается трубопровод, через который подается вода под давлением от 0,8 до 1,2 МПа. Герметизация соединений производится с помощью кольцевого буртика 2, который прижимается гайкой с одной стороны к фланцу узла крепления, а с другой стороны к фланцу подводящего трубопровода. После подачи воды под давлением происходит равномерное распределение потока жидкости с помощью обтекателя 2 по поверхности, на которой расположены входные отверстия 6 каналов 4. Далее поток жидкости перераспределяется в четырех каналах 4. При прохождении потока жидкости через первый участок 7, в котором установлена вставка 10, происходит закручивание периферийной части потока в винтообразных проточных каналах 12. При прохождении жидкости через осевой цилиндрический проточный канал 11 обеспечивается струйное течение приосевой части формируемой струи жидкости.The liquid spray is installed above the irrigated surface in the mount. A piping is connected to the
На втором сужающемся коническом участке 8 происходит сжатие закрученного потока. Дальнейшее формирование потока жидкости происходит на третьем цилиндрическом участке 9. Сформированный в канале 4 поток жидкости истекает в окружающее пространство через выходное отверстие 5. В результате четыре сходящиеся струи жидкости с периферийными закрученными частями заполняют пространственную область, в которой происходит образование распыленного потока.In the second tapering conical section 8, the swirling stream is compressed. Further formation of the fluid flow occurs in the third cylindrical section 9. The fluid flow formed in the
Ориентация струй жидкости относительно оси симметрии корпуса распылителя (направления формирования распыленного потока жидкости) определяется тем, что диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов со стороны поверхности корпуса, обращенной к области подвода жидкости, превышает диаметр окружности, проходящей через осевые линии каналов со стороны поверхности корпуса, обращенной к области формирования распыленного потока жидкости. Угол наклона фронтальной проекции оси симметрии каждой из скрещивающихся струй относительно оси симметрии корпуса 1 составляет 33°. Данный эффект обеспечивается за счет соответствующей ориентации осевых линий каналов 4. Вследствие этого происходит сближение струй жидкости в приосевой пространственной области генерируемого газокапельного потока, однако их осевые части не пересекаются.The orientation of the liquid jets relative to the axis of symmetry of the atomizer body (the direction of formation of the atomized liquid stream) is determined by the fact that the diameter of the circle passing through the axial lines of the channels from the side of the body surface facing the fluid supply area exceeds the diameter of the circle passing through the axial lines of the channels from the surface case facing the area of formation of the sprayed fluid stream. The angle of inclination of the frontal projection of the axis of symmetry of each of the intersecting jets relative to the axis of symmetry of the
На начальном участке (за выходными отверстиями 5) струи жидкости и их периферийные части струй жидкости не взаимодействуют друг с другом. При дальнейшем течении струй происходит их расширение при взаимодействии с окружающей газовой средой. Процесс расширения стимулируется в рассматриваемом примере реализации изобретения за счет предварительной закрутки периферийных частей струй с помощью вставок 10, выполняющих функцию завихрителей потока. Вследствие этого в периферийных областях поперечного сечения струй жидкости нарушается сплошность потока и образуется газокапельная фракция.In the initial section (behind the outlet openings 5), the liquid jets and their peripheral parts of the liquid jets do not interact with each other. With further flow of the jets, they expand when interacting with the surrounding gas medium. The expansion process is stimulated in this example implementation of the invention by pre-twisting the peripheral parts of the
При сближении предварительно распыленных струй жидкости происходит турбулизация взаимодействующих друг с другом периферийных частей потоков и их интенсивное перемешивание. В результате образуется газокапельный поток, состоящий из мелкодисперсных капель жидкости со среднеарифметическим размером от 30 до 150 мкм по сечению потока. При этом за счет выбранной ориентации каналов со скрещивающимися осевыми линиями приосевые части струй не пересекаются и не взаимодействуют друг с другом. По этой причине кинетическая энергия приосевых частей струй используется в полной мере для направленного движения капель в направлении от выходных отверстий 5 каналов 4, и область перемешивания струй растягивается вдоль направления течения формируемого распыленного потока жидкости.When the previously sprayed jets of liquid come closer together, the peripheral parts of the streams interacting with each other and turbulently interact with each other and intensively mixed. As a result, a gas-droplet flow is formed, consisting of finely divided liquid droplets with an arithmetic mean size of 30 to 150 μm along the flow cross section. Moreover, due to the selected orientation of the channels with intersecting axial lines, the axial parts of the jets do not intersect and do not interact with each other. For this reason, the kinetic energy of the axial parts of the jets is fully used for the directed movement of droplets in the direction from the
Вследствие протекания указанных процессов образуется широкоапертурный распыленный поток жидкости с равномерным пространственным распределением мелкодисперсных капель и высокой однородностью капель по размеру по поперечному сечению потока на удаленном расстоянии от выходных отверстий каналов. Данный результат достигается при минимальных технологических требованиях к точности выполнения каналов в корпусе распылителя жидкости.Due to the occurrence of these processes, a wide-aperture atomized liquid flow is formed with a uniform spatial distribution of fine droplets and a high uniformity of droplets in size over the cross section of the stream at a remote distance from the outlet holes of the channels. This result is achieved with minimal technological requirements for the accuracy of the channels in the body of the spray liquid.
Описанный выше пример реализации изобретения основан на использовании распылителя жидкости с четырьмя каналами, в которых установлены вставки-завихрители, однако это не исключает возможности достижения технического результата при применении распылителя в ином конструктивном выполнении, например с большим количеством каналов, при использовании гладких каналов без вставок-завихрителей.The above described embodiment of the invention is based on the use of a liquid atomizer with four channels in which swirl inserts are installed, but this does not exclude the possibility of achieving a technical result when using the atomizer in another design, for example with a large number of channels, when using smooth channels without inserts swirlers.
Следует отметить, что при увеличении количества каналов повышается концентрация струй в области формирования распыленного потока, что положительно влияет на равномерность распределения и однородность капель по размеру. При отсутствии вставок-завихрителей формирование распыленного потока происходит на более удаленном расстоянии от выходных отверстий каналов по сравнению с вариантом конструкции распылителя, в котором используются вставки-завихрители. Кроме того, при использовании гладких каналов увеличивается размер капель в распыленном потоке жидкости и дальнобойность генерируемого потока. Данная особенность может быть полезна для некоторых областей применения распылителя жидкости, например при его использовании для тушения очагов возгораний на удаленном расстоянии.It should be noted that with an increase in the number of channels, the concentration of jets in the area of formation of the sprayed stream increases, which positively affects the uniformity of distribution and uniformity of droplets in size. In the absence of swirl inserts, the formation of a sprayed stream occurs at a more remote distance from the outlet openings of the channels in comparison with the design of the atomizer, in which swirl inserts are used. In addition, when using smooth channels, the size of the droplets in the atomized liquid stream increases and the range of the generated stream increases. This feature may be useful for some applications of the liquid atomizer, for example, when used to extinguish foci of fires at a remote distance.
В целом конструктивные дополнения, описанные в зависимых пунктах формулы изобретения, не исключают иных вариантов выполнения конструкции распылителя, в котором реализовано изобретение.In general, the structural additions described in the dependent claims do not exclude other embodiments of the atomizer design in which the invention is implemented.
Изобретение может использоваться в системах пожаротушения, а также в составе технологического оборудования различного назначения. Так, например, распылитель жидкости может применяться в технологических процессах напыления покрытий или в процессах, связанных с созданием охлаждающих газокапельных завес. Наряду с системами пожаротушения и технологическим оборудованием распылитель жидкости может применяться для сжигания топлива в теплоэнергетике и на транспорте, для увлажнения окружающей среды и распыления дезинфицирующих веществ и инсектицидов.The invention can be used in fire extinguishing systems, as well as in the composition of technological equipment for various purposes. So, for example, a liquid spray can be used in technological processes of spraying coatings or in processes associated with the creation of cooling gas-droplet curtains. Along with fire extinguishing systems and technological equipment, a liquid spray can be used to burn fuel in the power system and transport, to moisten the environment and spray disinfectants and insecticides.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010150497/05A RU2450866C1 (en) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | Fluid sprayer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010150497/05A RU2450866C1 (en) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | Fluid sprayer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450866C1 true RU2450866C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010150497/05A RU2450866C1 (en) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | Fluid sprayer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450866C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1243746A1 (en) * | 1985-02-05 | 1986-07-15 | Войсковая часть 27177 | Spraying nozzle for fire-hose barrel |
| US5044562A (en) * | 1990-07-02 | 1991-09-03 | General Motors Corporation | Dual spray director using an "H" annulus |
| US5358179A (en) * | 1993-08-18 | 1994-10-25 | The Procter & Gamble Company | Atomization systems for high viscosity products |
| RU2036381C1 (en) * | 1992-04-13 | 1995-05-27 | Николай Яковлевич Кириленко | Injector |
| RU2159649C1 (en) * | 2000-03-28 | 2000-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЮНИПАТ" | Sprinkler (versions) |
| WO2002076624A1 (en) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Dushkin Andrey L | Liquid sprayers |
| RU2258567C1 (en) * | 2004-04-05 | 2005-08-20 | Карпышев Александр Владимирович | Liquid sprayer |
-
2010
- 2010-12-09 RU RU2010150497/05A patent/RU2450866C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1243746A1 (en) * | 1985-02-05 | 1986-07-15 | Войсковая часть 27177 | Spraying nozzle for fire-hose barrel |
| US5044562A (en) * | 1990-07-02 | 1991-09-03 | General Motors Corporation | Dual spray director using an "H" annulus |
| RU2036381C1 (en) * | 1992-04-13 | 1995-05-27 | Николай Яковлевич Кириленко | Injector |
| US5358179A (en) * | 1993-08-18 | 1994-10-25 | The Procter & Gamble Company | Atomization systems for high viscosity products |
| RU2159649C1 (en) * | 2000-03-28 | 2000-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЮНИПАТ" | Sprinkler (versions) |
| WO2002076624A1 (en) * | 2001-03-22 | 2002-10-03 | Dushkin Andrey L | Liquid sprayers |
| RU2258567C1 (en) * | 2004-04-05 | 2005-08-20 | Карпышев Александр Владимирович | Liquid sprayer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2427402C1 (en) | Kochetov's sprayer | |
| RU2428235C1 (en) | Kochetov's vortex sprayer | |
| RU2557505C1 (en) | Centrifugal swirl atomiser of kochstar type | |
| RU2564281C1 (en) | Kochetov's atomiser to spray fluids | |
| RU2481159C1 (en) | Fluid sprayer | |
| RU2554331C1 (en) | Kochetov's centrifugal vortex burner | |
| RU2416444C1 (en) | Fluid sprayer | |
| RU2469758C1 (en) | Kochetov liquid-fuel atomiser | |
| RU2461427C1 (en) | Kochetov's fluid spray nozzle | |
| RU2600901C1 (en) | Kochetov atomizer to spray fluids | |
| RU2532725C1 (en) | Centifugal swirl atomiser of kochstar type | |
| RU2646675C2 (en) | Finely divided liquid sprayer | |
| RU2647104C2 (en) | Finely divided liquid sprayer | |
| RU2424835C1 (en) | Fluid sprayer | |
| RU2615256C1 (en) | Fine-dispersed liquid sprayer | |
| RU2542239C1 (en) | Liquid atomiser | |
| RU2616857C1 (en) | Vortex nozzle | |
| RU2258567C1 (en) | Liquid sprayer | |
| RU2450866C1 (en) | Fluid sprayer | |
| RU2586556C1 (en) | Liquid flow spreader of ejection type | |
| RU2577653C1 (en) | Kochetov centrifugal vortex burner | |
| RU2551063C1 (en) | Fluid sprayer | |
| RU2456041C1 (en) | Sprayer | |
| RU2526783C1 (en) | Kochetov's fluid fine sprayer | |
| RU2646679C2 (en) | Swirling spray |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171210 |