Відцентрова форсунка

1. Відцентрова форсунка, що містить камеру з бічною стінкою, тангенціальним вхідним каналом і соплом для витікання рідини, виконаним із зрізано 3 83564 вхідним каналом і соплом для витікання рідини. Сопло для витікання рідини утворено зрізаним конусом, зв'язаним з циліндром, при цьому зрізаний конус встановлений першим по ходу витікання рідини і зв'язаний з циліндром своєю меншою основою. Зрізаний конус зв'язаний також з додатковим зрізаним конусом, більша основа якого зв'язана з бічною стінкою циліндрової камери, а менша основа зв'язана з більшою основою зрізаного конуса сопла для витікання рідини. Недоліком форсунки є її достатньо високий опір руху рідини, викликаний недосконалістю форми її циліндрової камери, що приводить до великих втрат швидкості і тиску рідини. Це пояснюється тим, що при виході закрученого потоку рідини з циліндрової камери в сопло, розташоване на торцевій стінці, в камері з бічною стінкою, що має форму циліндра, внаслідок гальмування рідини об бічні стінки камери та відповідного зменшення обертальної швидкості потоку відбувається утворення «застійних» зон і прикордонних ламінарних потоків, що створює великий опір руху рідини і повітря і приводить до втрат тиску і швидкості потоку охолоджуваної рідини. В основу винаходу поставлена задача удосконалити відцентрову форсунку шляхом зниження її опору руху рідини за рахунок створення нової форми її виконання, а саме: виконання внутрішньої поверхні бічної стінки камери зігнутої у формі тора, чим досягається оптимізація об'єму та форми камери, що в поєднанні з відповідністю радіусу ви хідного отвору з тангенціального вхідного каналу радіусу тора, створюючого тороїдальну бічну стінку камери форсунки, забезпечує зниження втрат кінетичної енергії води, поліпшення умов дроблення потоку рідини засмоктуваним повітрям, підвищення її швидкості на виході з сопла для витікання рідини і значне підвищення дисперсності потоку рідини, що розпилюється. Це забезпечує зниження втрат кінетичної енергії води, що рухається, забезпечує поліпшення умов дроблення потоку рідини засмоктуваним повітрям, підвищення її швидкості на виході з сопла для витікання рідини і значне підвищення дисперсності потоку рідини, що розпилюється. Поставлена задача вирішується тим, що у відцентровій форсунці, що містить камеру з бічною стінкою, тангенціальним вхідним каналом і соплом для витікання рідини, виконаним із зрізаного конуса, зв'язаного з циліндром, при цьому зрізаний конус встановлений першим по ходу витікання рідини і зв'язаний з циліндром своєю меншою основою, а більшою основою зв'язаний з меншою основою додаткового зрізаного конуса, більша основа якого зв'язана з бічною стінкою камери, згідно винаходу, внутрішня поверхня бічної стінки камери у вертикальному перетині виконана криволінійною, при цьому, радіус R кривизни внутрішньої поверхні бічної стінки камери форсунки рівний (1,0-4,0) радіусам r вихідного отвору тангенціального вхідного каналу. Крім того, камера забезпечена додатковим соплом для витікання рідини, площа якого дорівнює площі першого, та розташовано протилежно йому. 4 Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Виконання внутрішньої поверхні бічної стінки камери форсунки у вертикальному перетині криволінійною, наприклад, зігнутої у формі тора і в цьому випадку з радіусом R, рівним радіусу r ви хідного отвору тангенціального вхідного каналу, змінює напрям руху потоку рідини для того, щоб потік пройшов вздовж зігнутої бічної стінки. Турбулентний ефект, що при цьому виникає, покращує перемішування рідини з повітрям, що забезпечує більш дисперсне розпилення, зменшує втрати тиску охолоджуваної рідини на вході в камеру форсунки, зменшує опір руху рідини в самій камері, збільшуючи обертальну швидкість потоку рідини. При рівності радіуса R кривизни внутрішньої поверхні бічної стінки камери, (у вертикальному перетині зігнутої у вигляді тора), радіусу r вихідного отвору тангенціального вхідного каналу забезпечується максимальна обертальна швидкість на радіусі сопел для витікання рідини, внаслідок чого досягається максимальне використання кінетичної енергії на розпилювання рідини, тобто забезпечується її більш дрібне розпилювання. Рівність між радіусом R кривизни бічної стінки камери форсунки та радіусом r вихідного отвору тангенціального вхідного каналу є оптимальною, тому що вона виключає надмірне затухання турбулентності та втрати тиску на подолання місцевого опору на вході потоку рідини в камеру форсунки і його повороті. При зменшенні радіусу R кривизни бічної стінки і досягненні величини, меншої, ніж 1,0 радіус r вихідного отвору тангенціального вхідного каналу, так само як і при його збільшенні і досягненні величини більшої, ніж 4,0 радіуси r вихідного отвору тангенціального вхідного каналу втрати тиску на подолання місцевого опору на вході потоку рідини в камеру форсунки і його повороті стають значними. При порушенні цього співвідношення втрати тиску охолоджуваної рідини збільшуються, збільшуються втрати кінетичної енергії рідини, що обертається, а розпилювання рідини погіршується. При рівності радіуса R кривизни внутрішньої поверхні бічної стінки камери, (у вертикальному перетині зігнутої у вигляді тора), радіусу r вихідного отвору тангенціального вхідного каналу розміщення центру кривизни внутрішньої поверхні бічної стінки на колі, радіус якого рівний радіусу більшої основи додаткового зрізаного конуса, забезпечує плавне сполучення додаткового зрізаного конуса сопла для витікання рідини з бічною стінкою камери форсунки, тобто виключає втрати тиску потоку рідини на подолання місцевого опору у місці сполучення додаткового зрізаного конуса із бічною стінкою камери форсунки. Забезпечення камери форсунки додатковим соплом для витікання рідини, площа якого дорівнює площі першого, та розташовано протилежно йому, дозволяє створити двосторонній факел розбризкуваної води, що забезпечує максимальну інтенсивність охолоджування рідини. 5 83564 Таким чином, функціональний взаємозв'язок всіх елементів форсунки і їх параметрів забезпечує закручування в ній рідини з мінімальними втратами кінетичної енергії на всій траєкторії її руху усередині форсунки: від вихідного отвору тангенціального каналу до зрізу сопел для витікання рідини, забезпечуючи тим самим максимальну дисперсність потоку охолоджуваної рідини, за рахунок чого підвищується охолоджуюча здатність форсунки. На Фіг.1 наведена відцентрова форсунка, горизонтальний розріз, а на Фіг.2, вертикальний перетин по А-А на Фіг.1. Відцентрова форсунка містить камеру 1 з тангенціальним вхідним каналом 2 і соплом 3 для витікання рідини, профіль якого утворений зрізаним конусом 4, зв'язаним з циліндром 5, при цьому зрізаний конус 4 встановлений першим по ходу витікання рідини і зв'язаний з циліндром 5 своєю меншою основою. Зрізаний конус 4 зв'язаний з додатковим 6 зрізаним конусом, більша основа якого зв'язана з бічною стінкою 7 камери 1, а менша основа зв'язана з великою основою зрізаного конуса 4 сопла 3 для витікання рідини. На одній вертикальній осі з соплом 3 для витікання рідини розташовано таке ж саме сопло 8 для витікання рідини, розташоване протилежно першому, яке також виконано із зрізаного конуса 9, зв'язаного з циліндром 12, при цьому зрізаний конус 9 встановлений першим по ходу витікання рідини і зв'язаний з циліндром 12 своєю меншою основою, а більшою основою зв'язаний з меншою основою додаткового 11 зрізаного конуса, більша основа якого зв'язана з бічною стінкою 7 камери 1. Внутрішня поверхня бічної стінки 7 камери 1 у вертикальному перетині зігнута, наприклад, у формі тора з радіусом кривизни R, рівним радіусу r вихідного отвору тангенціального каналу. Центр кривизни лежить на колі, радіус якого рівний радіусу більшої основи додаткового зрізаного конуса 6 або такого ж самого додаткового зрізаного конуса 11. 6 Відцентрова форсунка працює наступним чином. Охолоджувану рідину через штуцер 10 під тиском подають в тангенціальний вхідний канал 2 і далі в простір між додатковими зрізаними конусами 6 і 11 сопел 3 і 8 для витікання рідини, уздовж бічної стінки 7 камери 1, зігнутої, наприклад у формі тороїдальної поверхні, тобто радіус кривизни R бічної стінки 7 дорівнює радіусу r вихідного отвору тангенціального вхідного каналу. Така форма поперечного перетину камери 1 направляє і закручує частину потоку рідини по криволінійній траєкторії, зігнутій у вертикальному перетині у формі тороїдальної поверхні, що збуджує в потоці рідини високу ступінь турбулентності, рух потоку рідини перетворюється на закручений, що підвищує дисперсність потоку рідини, за рахунок чого підвищується охолоджуюча здатність форсунки. Змішані потоки рідини і повітря, об'єднуючись в спільний потік в зоні розташування сопел 3 і 8, створюють максимальне розрядження для даного тиску рідини, що поступає у форсунку, куди через сопла 3 і 8, розташовані на одній осі, поступає повітря. Таким чином, охолоджування починається вже в камері 1 форсунки. Далі потік рідини розділяється на два окремі потоки. Це дозволяє створити із зовнішніх сторін сопел 3 і 8 факели розпилення, а в потоці закрученої рідини і в обох факелах створити спільну центральну повітряну порожнину. Потік рідини при виході з форсунки, створює факели розпилювання з максимальною кінетичною енергією, перетворює потік рідини і повітря у факели оптимального дроблення потоку рідини, створює оптимальну поверхню розбризкуваної води, і у свою чергу забезпечує максимальний ефект охолоджування рідини. Таким чином, розпилення рідини відцентровою форсункою забезпечує зниження опору руху о холоджуваної рідини у форсунці, збільшує кут розкриття факела розпилювання, підвищує дисперсність потоку рідини, за рахунок чого підвищується охолоджуюча здатність форсунки. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83564 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601