Пневматична форсунка

1. Пневматична форсунка, що містить корпус з патрубком для підведення стисненого газу всередину його порожнини, що виконана у вигляді повітропровідного каналу, утвореного внутрішньою стінкою корпусу і зовнішньою стінкою трубоподібного рідинопровідного каналу, встановленого за віссю корпусу, на виході з нього на торці рідинопровідного каналу встановлене розпилююче сопло з насадком, елементи на ділянці розпилювання мають опуклу форму та виконані з боку потоку рідини у вигляді дифузора, а з боку газового потоку - у формі головки, що сходиться до осі корпусу, яка відрізняється тим, що рідинопровідний канал оснащений центруючим елементом для забезпечення співвісності каналів, при цьому внутрішня стінка сопла виконана за дугою тіла обертання, що плавно сполучається з подовжньо створюючою внутрішню поверхню рідинопровідного каналу, а форму східної за кривою поверхні обертання опук U 2 (19) 1 3 знос елементів конструкції. З відомих рішень найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого об'єкту є пневматична форсунка (патент РФ №2346756, 2007, В05В7/08), що містить корпус з патрубком для підведення стислого газу, встановлену по осі корпусу трубу для подачі рідини, на торці якої розташований розпилюючий насадок, виконаний у вигляді конічного дифузора, встановленого на виході з труби для подачі рідини, і усіченого конуса, закріпленого всередині дифузора за допомогою подовжньої пружини, та повітряне сопло, утворене виступом на внутрішній стінці корпусу і еластичною кільцевою насадкою на трубі для подачі рідини. Рідкий струмінь, що витікає з щілистого сопла, стикається з газовим потоком, що набігає під кутом, і розбризкується на краплі. Розпилювання рідкого струменя відбувається у разі високих швидкостей і газового, і рідинного потоків. Недоліком відомої форсунки є недостатня ефективність під час розпилювання в'язких рідин і суспензій та швидкий знос стінок сопла тому, що підібрані кульові та радіусні поверхні направляючих елементів на розпилюючій ділянці не ураховують негативних сторін процесів, що протікають за межами корпусу форсунки. Під час зіштовхування струменевих потоків рідкої течії, що розходиться, і газового потоку, що сходиться, із створенням струменя газу типу кумулятивного для зміни напряму струменів та формування тороїдального вихору, прискорення руху рідини і утворення повітрянокраплинного потоку, відбувається попадання до щілистого сопла твердих абразивних часток, це є причиною зношування робочої поверхні та викривлення процесів, що відбуваються. Тому процес приліпання до стінок дифузного сопла і розтікання уздовж них тонким струменем не є достатньо стійким, це запобігає створенню оптимальної дисперсності розпилювання як малов'язких, так і сильнов'язких рідин. Спосіб дрібнодісперсного розпилювання рідин чи суспензій, водовугільного палива, що описаний в прототипі, здійснюється під час утворення кільцеподібного факела, це знижує якість розпилювання і підвищує знос робочих поверхонь форсунки. В основу корисної моделі покладено завдання удосконалення пневматичної форсунки для забезпечення створення оптимальної дисперсності розпилювання як малов'язких, так і сильнов'язких рідин та суспензій, запобігання швидкого зносу устаткування та підвищення ефективності роботи теплоагрегатів, що працюють на рідкому паливі. Це здійснюється за рахунок утворення факела, який рівномірно заповнений по всьому перетину робочої поверхні та зарахунок можливості своєчасного запобігання на розпилюючій ділянці форсунки значного впливу зношених поверхонь на процес розпилювання малов'язких та сильнов'язких рідин. Поставлене завдання вирішується тим, що в пневматичній форсунці, що містить корпус з патрубком для підведення стислого газу всередину його порожнини, що виконана у вигляді повітрянопровідний каналу, утвореного внутрішньою стінкою корпусу і зовнішньою стінкою трубоподібного ріди 52005 4 нопровідного каналу, встановленого за віссю корпусу, на виході з нього на торці рідинопровідного каналу встановлено розпилююче сопло з насадком, елементи на ділянці розпилювання мають опуклу форму у вигляді дифузора з боку потоку рідини та у формі голівки, що сходиться до осі корпусу, з боку газового потоку, удосконалені рідинопровідний канал, сопло, насадок та погоджені форми елементів процесами, що відбуваються на ділянці розпилювання, та під час формування повітряного і рідинного потоків, створення повітрянокраплинного потоку і розпорошення. Для цього рідинопровідний канал постачено центруючим елементом для забезпечення співвісності каналів, який виконаний у вигляді центруючої дистанційної шайби, що має отвори для проходу газу. Внутрішня стінка сопла виконана за дугою тіла обертання, що плавно сполучається з подовжньо створюючою внутрішню поверхню рідинопровідного каналу, а форму сходячої за кривою поверхні обертання опуклої голівки має його зовнішня поверхня. Насадок встановлений з можливістю переміщення уздовж сопла. Передня вільна його частина виконана у формі дифузора з вихідним конусом, що направлений вершиною по напряму руху газу, а задня частина насадку оперта на поверхню сопла, що має отвори для проходу газу. Кут вихідного конуса дифузора на 15-45° більше ніж кут дотичної, що проведена до кривої поверхні обертання, в точці їх взаємного перетину. Кут між дотичною до поверхні, яка створює голівку насадка, що виконана кільцевою на трубі рідинопровідного каналу, в її кінцевій точці і віссю корпусу складає 25-60°, та кут між дотичною до поверхні, яка створює внутрішню криву поверхню рідинопровідного каналу, і віссю корпусу складає 115-150°. Утворення повітрянокраплинного потоку на розпилюючій ділянці з урахуванням негативних сторін процесів, що протікають за межами корпусу форсунки під час розпилювання, здійснюється за рахунок експериментально установлених оптимальних поверхонь направляючих елементів., які формують повітрянокраплинний потік. Корисна модель пояснюється графічними матеріалами. На Фіг. представлений загальний вид форсунки. Форсунка складається з корпусу 1 з патрубком 2 для підведення стислого газу всередину його порожнини, усередині корпусу співвісно з ним встановлений трубоподібний рідинопровідний канал (труба) 3, який постачений центруючим елементом у вигляді дистанційної шайби 4, що забезпечує співвісність труби 3 з корпусом 1. На торці труби 3 на виході з корпусу 1 встановлено розпилююче сопло 5, яке із зовнішньої сторони охоплюване насадком 6, що має можливість осьового переміщення і що фіксується гайкою 7. На вході труби 3 встановлений кран 8, а на зовнішній поверхні корпусу 1 - фланець 9 для кріплення форсунки. Повітрянопровідний канал 10 розташований в порожнині корпусу 1, він утворений внутрішньою стінкою корпусу 1 і зовнішньою стінкою рідинопро 5 52005 відного каналу 3. Внутрішня стінка сопла 5 виконана за дугою тіла обертання, що плавно сполучається з подовжньо створюючою внутрішню поверхню рідинопровідного каналу 3, а його зовнішня поверхня має форму сходячої за кривою поверхні обертання опуклої голівки. Передня вільна частина насадку 6 виконана у формі дифузора з вихідним конусом, що направлений вершиною по напряму руху газу, задня його частина оперта на поверхню сопла 5. Задня частина насадку 6 і центруюча дистанційна шайба 4 мають отвори для проходу газу. Насадок 6 встановлений з можливістю переміщення уздовж сопла 5. Кут вихідного конуса дифузора на 15-45° більше ніж кут дотичної, що проведена до кривої поверхні обертання, в точці їх взаємного перетину. Кут між дотичною до поверхні, яка створює голівку насадка, що виконана кільцевою на трубі рідинопровідного каналу, в її кінцевій точці і віссю корпусу складає 25-60°. Кут між дотичною до поверхні, яка створює внутрішню криву поверхню рідинопровідного каналу, і віссю корпусу складає 115-150°. Форсунка працює таким чином. Газ подається в корпус 1 через патрубок 2 у повітрянопровідний канал 10, проходить через отвори дистанційної шайби 4 і насадок 6. Далі здійснюється подача рідини під натиском в трубу 3, що приводить до формування струменя, витікаючого з сопла 5. Рідина прилипає до стінок сопла 5 і розтікається уздовж них тонким струменем. Для стійкості процесу з метою запобігання витікання рідини зосередженим струменем, примикаючи до внутрішніх стінок сопла 5 то в одному, то у іншому місці, використовується газовий потік. Струмінь газу, витікає з кільцевого зазору між конусом насадка 6 і зовнішньою поверхнею сопла 5, не відриваючись рухається уздовж його зовнішньої стінки, що сходиться, і утворює за межами форсунки струменевий газовий потік, який схо Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 диться. В результаті зіткнення струменів створюється струменева течія уздовж осі форсунки і струмінь типу кумулятивного. Високошвидкісний струмінь газу, упроваджуючись в рідинний струмінь уздовж його осі, порушує цілісність струменя і примушує рідину рівномірно розподілятися тонким струменем по внутрішніх стінках сопла 5. При цьому газовий струмінь після зіткнення з рідинним струменем ще раз змінює свій напрям на зворотній, розтікається уздовж стінок сопла 5 і прискорює потік рідини усередині конуса, утвореного основним газовим струменем, формується тороїдальний вихор. В результаті взаємодії рідинного струменя і газового потоку на виході з сопла 5 утворюється газокраплинний потік. Якась частина дрібних крапель рідини потрапляє і в газову цівку. Проте краплі тільки збільшують середню щільність потоку в порівнянні з чистим газом і ефективність поворотної цівки як руйнівника зосередженого струменя рідини збільшується. Експериментально встановлено, що найбільш ефективне розпилювання здійснюється, якщо: кут вихідного конуса дифузора на 15-45° більше ніж кут дотичної, що проведена до кривої поверхні обертання, в точці їх взаємного перетину; кут між дотичною до поверхні, яка створює голівку насадка, що виконана кільцевою на трубі рідинопровідного каналу, в її кінцевій точці і віссю корпусу складає 25-60°; кут між дотичною до поверхні, яка створює внутрішню криву поверхню рідинопровідного каналу, і віссю корпусу складає 115-150°. Експериментально обрані кульові поверхні направляючих елементів форсунки та створення заповненого по всьому перетину робочої поверхні факелу є головними позитивними причинами, що усувають знос робочих поверхонь корпусу, а щодо зношених поверхонь сопла, то конструкція передбачає швидку його заміну. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601