Форсунка для распыливания жидкости в импульсном режиме

 

ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ, содержащая полый цилиндрический корпус с соплом, имеющим входное и выходное отверстия, и средство создания импульсного режима, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, средство создания импульсного режима вьтолнено в .влде установленной в корпусе перпендикулярно продольной оси диафрагмы с центральным отверстием , причем отношение площади центрального отверстия диафрагмы к площади поперечного сечения полости корпуса составляет 0,01-0,15, а к площади входного отверстия сопла 0,05-0,7. 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) 4(51) В 05 В 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕНН Й HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3507328/23-05 (22) 03.11.82 (46) 23.02.85. Бюл. Р 7 (72) В.В.Пилипенко, И.К.Манько и Ю.А.Жулай (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Института технической механики AH УССР (53) 66.069.83(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 306270, кл. F 23 D 11/34, 1970 °

2. Авторское свидетельство СССР

У 493249, кл. В 05 В 1/08, 1974 (прототип). (54) (57) ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИЦКОСТИ В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ, содержащая полый цилиндрический корпус с соплом, имеющим входное и выходное отверстия, и средство создания импульсного режима, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, средство создания импульсного режима выполнено в .виде установленной в корпусе перпендикулярно продольной оси диафрагмы с центральным отверстием, причем отношение площади центрального отверстия диафрагмы к площади поперечного сечения полости корпуса составляет 0,01-0, 15, а к площади входного отверстия сопла

0,05-0,7.

1140831

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик форсунки.

Указанная цель достигается тем, что в форсунке для распыления жидкости в импульсном режиме, содержащей полый цилиндрический корпус с соплом, имеющим входное и выходное отверстия, и средство создания импульсного режима, последнее выполнено в виде установленной в корпусе перпендикулярнб продольной оси диафрагмы с центральным отверстием, причем отношение площади центрального отверстия диафрагмы к площади поперечного сечения полости корпуса составляет 0,01-0,15, а к площади входного отверстия сопла 0,05-0,7.

На фиг.1 изображена предлагаемая форсунка, общий вид; на фиг.2—

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено для распыливания жидкостей в пульсирующем режиме в химической промьппленности, в энергетике (для распыления жидкого топлива), в сельском хозяйстве (для распыления воды в поливных установках).

Известна форсунка для распыления ж щкости в пульсирующем режиме, 1О содержащая корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний, имеющим сопло для газообразного рабочего тела, резонатор и распылитель C1 ). 15

Недостатками известной форсунки являются конструктивная сложность и как следствие этого низкая надежность и большая трудоемкость изготовления, низкие эксплуатационные характеристики вследствие использования сжатого газа в качестве рабочего тела генератора акустических колебаний.

Наиболее близкой к изобретению 25 является форсунка для распыления жидкости в импульсном режиме, содержащая полый цилиндрический корпус с соплом, имеющим входное и выходное отверстия, и средство создания импульсного режима 52 3.

Недостатками известной форсунки являются конструктивная сложность, наличие привода для вращения вала, что усложняет эксплуатацию устройства, низкая частота пульсаций вследствие применения механического пульсатора, что снижает качество распыла . кинограмма цилиндрического корпуса форсунки, на фиг.3 — осциллограмма работы форсунки, на фиг.4-8 — графики, поясняющие работу форсунки.

Форсунка содержит полый.- цилиндрический корпус 1 с соплом 2, имеющим входное и выходное отверстия 3 и 4 и средство создания импульсного режима, выполненное в виде установленной в корпусе 1 перпендикулярно продольной оси диафрагмы 5 с центральным отверстием 6 причем отношение площади Р,1 центрального отверстия 6 к площади F поперечного сечения полости корпус 1 составляет 0,010,15, а к площади F входного отверстия 3 сопла 2 — 0,05-0,7, т.е.

FoФк=0эО1 Оэ15э Fo Fc=0 05-Оэ7 °

На фиг.1 1 — диаметр центрального отверстия 6 диафрагмы 5, с1 — диаметр поперечного сечения полости корпуса

1, d диаметр входного отверстия 3 сопла 2.

Форсунка для распыления жидкости работает следующим образом.

Рабочая жидкость (направление показано стрелкой) под давлением подается в корпус 1. При прохождении через отверстие б диафрагмы 5 скорость потока жидкости в результате резкого сужения возрастает, а давление падает. Если давление в потоке жидкости станет близким к давлению насыщенных паров жидкости при данной температуре, то начнется кавитация.

При этом в центральном отверстии 6 диафрагмы 5 будет образовываться кавитационная каверна. Из кинограммы цилиндрического корпуса форсунки, выполненного из оргстекла с кавитационной полостью, образующейся в центральном отверстии диафрагмы 5 (фиг.2) видно>что кавитационная полость возникает на входе в центральное отверстие б диафрагмы 5 и имеет вид кольца, занимающего всю поверхность отверстия.

Анализ результатов визуального исследования этого процесса со скоростной киносъемкой показывает, что образовавшаяся кольцевая каверна отрывается и относится вниз по потоку, а на месте ее образуется новая каверна. Оторвавшиеся кольцевые каверны уносятся потоком жидкости и захлопываются в зоне повышенного давления в цилиндрической части корпуса 1, вызывая колебания давления з 11408 жидкости перед соплом 2 (фиг.2). Колебания давления в корпусе приводят к истечению пульсирующего потока жидкости через входное отверстие 3 сопла 2. 5

Для возникновения в отверстии диафрагмы 5 критической скорости жидкости, при которой в потоке давление становится примерно равным давлению насьпценных паров жидкости и образу- !О ется каверна, необходимо, чтобы площадь цилиндрического отверстия 6 диафрагмы 5 Г была существенно меньше площади поперечного сечения цилиндрической части корпуса 1 форсунки 15

F . Оптимальным значением отношения площадей Р /F = mявляется значение

@=0 01-0,15. При .в70,15 скорость потока жидкости в отверстии диафрагмы не достигает критического значения (нет кавитации); а при в <0,01 резко уменьшается амплитуда колебаний давления жидкости в цилиндрическом корпусе 1 форсунки из-за резкого уменьшения объема образующихся 25 каверн. На фиг.4 приведена зависимость отношения амплитуды колебаний давления жидкости в корпусе за диафрагмой 5 *Р к установившемуся значению давления на входе в форсунку

P от параметра rn . Как видно из фиг.4, максимальное значение амплитуды колебаний наблюдается при а

0,05 ° Из зависимости частоты колебаний f от параметра m (фиг.5) вид- 35 но, что с увеличением rn частота колебаний плавно уменьшается.

Кроме того, на процесс возникновения кавитации в цилиндрическом отверстии 6 диафрагмы 5, частоту отры- 4О ва каверн и амплитуду колебаний давления, вызванных захлопыванием этих каверн, существенно влияет отношение площади отверстия 6 диафрагмы

5 F к площади входного отверстия

3 сопла 2 F

31 4

На фиг.6 и 7 представлены соответственно зависимость частоты Е и отношения лР от отношения

Fc

Р F Fc

С увеличением отношения частоFc та колебаний резко возрастает практически по линейному закону, а зависимость амплитуды колебаний от отношения F„)F имеет нелинейный характер. Оптимальное отношение площадей

F LIF находится в диапазоне О, 05-0,7.

При 0,05>Р0 Р 0,7 резко уменьшается амплитуда колебаний давления жидкости перед соплом 2.

Технические преимущества изобретения в сравнении с известным устройством заключаются в упрощении конструкции форсунки за счет отсутствия привода на вращение механического пульсатора, а следовательно, в упрощении эксплуатации устройства.

Как известно, с ростом частоты пульсаций жидкости размер капель уменьшается.

На фиг.8 приведена зависимость диср аметра капли d от частоты вращения механического пульсатора. Трехкратное увеличение числа оборотов (частоты) механического пульсатора уменьшает размер капель в 4-5 раз.

Предлагаемая форсунка позволяет получить пульсации жидкости с частотой в 20 и более раз вьппе, чем в известной форсунке с крутым фронтом нарастания амплитуды давления. Известно, что распад капель вызывается волнами, которые имеют наиболее быстро нарастающую по времени амплитуду.

Таким образом, предлагаемая форсунка за счет увеличения частоты пульсаций жидкости и крутого фронта нарастания амплитуды давления позволит получить положительный эффект, заключающийся в уменьшении размеров капель жидкости в 26-30 pas, что существенно улучшит качество распыла.

>14083!

О,б

1140831

ЮОО

О,ог . О О4 ОаЮ ОО8 О,1 m дР

08

Об

ОФ

0,Z

0,2 О,O О, Фиг,7

1140831 СР

ФФ

2,0

О 2ии ООО ЮО аоИ оф „„„ п.Я

Составитель А. Чал-Борю

Редактор Аг. Шандор Техред M. Надь Корректор A.Ezx HH

Тираж 689 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 370/7 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4