Устройство для распыления жидкости

Устройство для распыления жидкости

Реферат

Изобретение относится к технике распыления жидкостей и может быть использовано в системах пожаротушения, в составе технологического оборудования для сжигания топлива в теплоэнергетике и на транспорте.

В настоящее время известны различные типы устройств для распыления жидкости, которые применяются в разнообразных областях техники, в том числе и в пожарной технике в качестве распылителя огнетушащего вещества.

Так, например, из патента США 5125582 (МПК В 05 В 1/00, опубликован 30.06.1992) известна конструкция распылителя жидкости, предназначенного для генерации кавитационных потоков жидкости. Известное устройство содержит корпус, в котором выполнен проточный канал, образованный соплом и цилиндрической камерой. Сопло выполнено в виде конического конфузора, сообщенного с коническим диффузором без плавного сопряжения их поверхностей. Длина цилиндрической камеры составляет не менее трех диаметров минимального сечения сопла. При подаче жидкости под давлением во входное отверстие конфузора сопла происходят сжатие сечения потока жидкости и увеличение скорости истечения. В результате резкого расширения потока жидкости в диффузоре начинается кавитация жидкости. Интенсификация кавитации осуществляется при прохождении струи жидкости через цилиндрическую камеру, в которой происходит расширение струи и генерируются обратные вихреобразные потоки. Вокруг конической струи образуется кольцевая вакуумная зона, инициирующая процесс кавитации и связанный с ним процесс диспергирования потока жидкости.

Однако несмотря на возможность интенсификации кавитации, известный распылитель жидкости не обеспечивает формирования устойчивого мелкодисперсного потока жидкости, который сохранял бы форму и размер поперечного сечения на расстояниях до 10 м, что особенно важно при использовании распылителя для тушения очагов пожара.

Известна также вакуумно-распылительная головка (авторское свидетельство СССР 994022, МПК В 05 В 1/00, опубликовано 07.02.83), содержащая сопло в форме конического конфузора и цилиндрический насадок, установленный коаксиально соплу. В цилиндрическом насадке со стороны его выходного отверстия выполнены эжектирующие отверстия, через которые атмосферный воздух поступает в зону разрежения в полости насадки. В результате этого воздух насыщает движущийся поток жидкости и осуществляется дробление потока на мелкие капли.

Из патента РФ 2123871 (МПК А 62 С 31/02, опубликован 27.12.98) известен насадок для создания водяного распыла аэрозольного типа, который позволяет повысить качество диспергирования газокапельного потока. Известный распылитель (насадок) содержит корпус с проточным каналом в форме сопла Лаваля, входной штуцер для подачи жидкости под давлением и распределительную решетку, установленную между штуцером и входным сечением сопла Лаваля. Размеры отверстий в распределительной решетке составляют 0,3-1,0 диаметра критического сечения сопла Лаваля. При прохождении жидкостного потока через отверстия распределительной решетки происходит дробление потока на отдельные струи, которые затем концентрируются в горловине сопла и ускоряются до высоких скоростей. Такое конструктивное выполнение обеспечивает достаточную дальность подачи огнетушащего вещества и тонкий распыл струи.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является устройство для распыления жидкости - распылитель центробежный РЦ-180 (Руководство по эксплуатации «ДАЭ 100.240.000 РЭ». Известное устройство состоит из корпуса распылителя, в котором размещены втулка и вкладыш, соединенные между собой резьбой, имеющее винтовые канавки на наружных поверхностях. Входное отверстие распылителя переходит в распределительную камеру переходника, в которой расположена фильтрующая сетка. При подаче воды под давлением через входное отверстие распылителя ее поток попадает в распределительную камеру, проходит через сетку и, закручиваясь в винтовых канавках, выходит в вихревые камеры и через выходные отверстия вода выходит двумя распыленными факелами конусообразной формы, находящимися один в другом. Среднеарифметический диаметр капель внутреннего факела равен 100 мкм, внешнего факела - 200 мкм.

Устройство предназначено для получения распыленной воды в дренчерных установках пожаротушения.

Недостатками данной конструкции являются:

- высокие гидравлические потери, обусловленные конфигурацией распылителя;

- недостаточно высокая скорость истечения жидкости;

- необходимость периодической разборки всего узла распылителя для устранения засоренности сетки.

Достигаемый при решении поставленных задач технический результат заключается в повышении эффективности пожаротушения при использовании тонкодисперсной воды с огнетушащими добавками за счет получения факела с равномерной капельной структурой и оптимальной скоростью истечения жидкости при одновременном снижении гидравлических потерь, а также повышение удобства обслуживания.

Достижение указанных технических результатов обеспечивается за счет того, что устройство для распыления жидкости, содержащее корпус распылителя, снабженный вкладышем и сопряженный посредством резьбового соединения с распределительной камерой, в которой установлена фильтрующая сетка, снабжено вкладышем, состоящим из цилиндрического участка и прямоугольной камеры с отверстиями, соосно с вкладышем установлена форсунка, в центральной части которой выполнено отверстие, причем вкладыш и форсунка зафиксированы в корпусе посредством стопора, а в распределительной камере выполнен отвод, в котором размещена фильтрующая сетка, при этом торец отвода снабжен пробкой.

Кроме того, в устройстве для распыления жидкости внутренняя поверхность форсунки выполнена в форме конического конфузора, а наружная - в форме конического диффузора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявленном устройстве новым является:

- конфигурация элементов конструкции распылителя;

- выполнение отвода в распределительной камере и установка в нем фильтрующей сетки,

что позволяет сделать вывод, что заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».

Анализ известных устройств показал, что заявленная конструкция за счет выполнения вкладыша данной конфигурации и установки его соосно с форсункой, благодаря проработанной геометрии и размеров зазоров, а также установки форсунки с существенно большей поверхностью реагирования позволило получить принципиально новую конструкцию устройства для распыления жидкости, не применявшуюся ранее. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Заявленное устройство для распыления жидкости иллюстрируется чертежом.

Заявленное устройство для распыления жидкости содержит корпус 1 распылителя, внутри которого установлен вкладыш 2, состоящий из цилиндрической хвостовой части 3 и камеры завихрения 4. Во вкладыше выполнены тангенциальные отверстия 5. Соосно вкладышу установлена форсунка 6 с центральным отверстием 7 и прокладка 8. Вкладыш и форсунка зафиксированы в корпусе посредством стопора 9. При этом соотношение объема камеры завихрения к объему полости конфузора должно составлять от 4:2 до 4:1. Посредством резьбового соединения 10 корпус распылителя 1 соединен с распределительной камерой 11, снабженной отводом 12, в котором установлена фильтрующая сетка 13. Отвод 12 снабжен пробкой 14 с прокладкой 15.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При подаче воды под давлением от 0,2-1,0 МПа поток воды попадает в распределительную камеру 11, проходит через фильтрующую сетку 13 и попадает в корпус распылителя 1. Проходя через элементы конструкции распылителя через тангенциальные отверстия 5, поток воды попадает в камеру завихрения 4 и закручивается тангенциально, а в полости конфузора сжимается и через центральное отверстие 7 форсунки выходит факелом с углом распыления 35-40 градусов.

В случае образования засора открывается пробка 14, вынимается фильтрующая сетка 13, очищается от механических загрязнений и устанавливается на место.

Использование заявляемого устройства для распыления жидкости позволяет получить технический результат, заключающийся в следующем:

- повышена эффективность пожаротушения;

- получена оптимальная скорость истечения жидкости;

- снижены гидравлические потери;

- получен факел с дисперсностью капель в пределах 100-150 мкм;

- повышено удобство обслуживания устройства.

Кроме того, достигнуто снижение весогабаритных характеристик устройства за счет создания компактного устройства небольших габаритов и обтекаемой формы.

Конструкция устройства с экспериментально подобранными размерами и конфигурацией зазоров и соотношением объема камеры завихрения к объему полости конфузора, а также установки форсунки с существенно большей поверхностью реагирования (в 5 раз) позволяет получить дисперсность капель в пределах 100-150 мкм, что создает равномерность орошения и оптимальную скорость истечения жидкости.

Использование заявленного устройства позволяет генерировать мелкодисперсные капельные потоки тонкого распыла с минимальными энергозатратами и экономичным расходом воды.

Возможно использование воды с добавками, включающими смачиватель или поверхностно-активное вещество.

1. Устройство для распыления жидкости, содержащее корпус распылителя, снабженный вкладышем и сопряженный посредством резьбового соединения с распределительной камерой, в которой установлена фильтрующая сетка, отличающееся тем, что вкладыш содержит камеру завихрения, снабженную отверстиями, и цилиндрическую хвостовую часть с тангенциальными отверстиями, соосно с вкладышем установлена форсунка, внутренняя поверхность которой выполнена в форме конического конфузора, а наружная в форме конического диффузора, в центральной части форсунки выполнено отверстие, причем вкладыш и форсунка зафиксированы в корпусе посредством стопора, а в распределительной камере выполнен отвод, в котором размещена фильтрующая сетка, при этом торец отвода снабжен пробкой.

2. Устройство для распыления жидкости по п.1, отличающееся тем, что соотношение объемов камеры завихрения и конического конфузора внутренней поверхности форсунки равно 4:1.

3. Устройство для распыления жидкости по п.1, отличающееся тем, что соотношение объемов камеры завихрения и конического конфузора внутренней поверхности форсунки равно 4:2.