Центробежная форсунка для вязких жидкостей

 

Изобретение относится к строительству и ремонту автомобильных дорог или теплоагрегатов, в частности к устройствам для распыливания вязких жидкостей типа битумных эмульсий или мазута в топочных устройствах. В форсунке кольцевая камера смешения выполнена тороидальной. Канал распыливаемой жидкости расположен внутри канала подвода распыливающего газа. Выходные участки каналов выполнены сужающимися с углом наклона от тангенциального направления 10-25° в сторону наружного диаметра камеры смешения. Камера смешения снабжена козырьком, служащим для отклонения центробежного вихря от направления струй выходных каналов. Выпускное сопло снабжено запорным клапаном для организации вихря, установленным с возможностью перекрывания выпускного сопла в нерабочем положении. Запорный клапан может быть выполнен в виде поршня со встроенной пружиной. Корпус клапана и шток теплоизолированы. Техническим результатом изобретения является создание устойчивого конуса факела распыла и высокая дисперсность капель распыла при достаточно малых расходах жидкости. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и ремонта автомобильных дорог или теплоагрегатов, в частности к устройствам для распыливания вязких жидкостей типа битумных эмульсий или мазута в топочных устройствах.

Известно устройство распыливания жидких сред (см. авт. свид. СССР N 801887, кл. МКИ B 05 B 1/34, 1981 год), содержащее снабженный выходным отверстием корпус с установленным в нем с образованием кольцевой полости смесительной камеры с соплом, имеющим конфузорный и цилиндрический выходной участки и конический насадок, образующие кольцевую щель.

Недостатком данного устройства является отсутствие центробежного эффекта в конусе распыла, что затрудняет получение достаточного измельчения капель вязких жидкостей вследствие значительного удаления сопла от тангенциального отверстия.

Известен выбранный за прототип распылитель жидкости, содержащий корпус, тангенциальные каналы подвода распыливаемой жидкости и распыливающего газа, кольцевую камеру смешения, имеющую параболическую форму внутренней поверхности, выпуклое сопло, регулировочный винт, изменяющий площадь сечения выпускного сопла (см. авт. свид. СССР N 1708429, кл. B 05 B 1/30, 1992 год).

Недостатком данного устройства является то, что геометрические параметры полости смешения (длина больше диаметра) не формируют достаточной энергии вихря, жидкость не отделена потоком газа от наружной стенки камеры смешения и может стекать по ней, не подхваченная газом. Регулирующий винт не позволяет перекрывать выходное отверстие форсунки после прекращения подачи вязкой жидкости.

Задачей данного изобретения является создание центробежной форсунки для вязких жидкостей, обеспечивающей устойчивый конус и высокую дисперсность капель распыла при достаточно малых расходах жидкости, в частности она может быть применена для распыла вяжущих при ремонте автомобильных дорог или мазута в топочных устройствах.

Центробежная форсунка содержит корпус, тангенциально направленные каналы: канал подвода распыливаемой жидкости и канал подвода распыливающего газа, кольцевую камеру смешения, запорный клапан, выпускное сопло. Камера смешения выполнена тороидальной, канал подачи распыливаемой жидкости в камеру смешения расположен внутри канала подвода распыливающего подогретого газа, выводные участки каналов выполнены конфузорными (сужающимися) и имеют угол наклона от тангенциального направления 10...25 градусов в сторону наружного диаметра полости смешения, причем входные каналы отделены от центробежного вихря козырьком, создающим полость разряжения на входном участке.

Такое выполнение позволяет создать устойчивый вихрь в камере смешения, причем происходит отсечка газом вязкой жидкости от наружного диаметра камеры и надлежащее перемешивание компонентов, кроме того, условия на входе в камеру смешения увеличивают скорость поступающих по другим дополнительным ингредиентов в их прогрев.

Запорный клапан выполнен в виде поршня, управляемого гидроцилиндром со встроенной пружиной, обеспечивающей закрытие сопла при аварийном отказе гидросистемы, концевая часть штока клапана выполнена конической как у сопла, причем конус клапана и шток гидроцилиндра теплоизолированы.

Такое выполнение позволяет произвести отсечку капель вязкого компонента после прекращения его подачи, что в сочетании с продувкой газом перед закрытием обеспечивает надежность контакта конусных поверхностей клапана. Управление клапаном с помощью гидроцилиндра малогабаритно и позволяет получить достаточное усилие закрытия клапана.

Кроме того, пружина служит для аварийного закрытия клапана, а теплоизоляция предохраняет рабочую жидкость и поверхности поршня и цилиндра от перегрева горячим газом.

Выпускное сопло камеры выполнено сужающимся (конфузорным), соответствующим конусности штока клапана, верхняя часть сопла имеет приподнятую острую кромку, нижняя часть сопла имеет обратную острую кромку.

Такое выполнение позволяет создать необходимую форму конуса распыла, ибо коническая форма конца штока клапана в сочетании с аналогичной формой выпускного сопла создает вращающуюся коническую струю, скорость которой увеличивается из-за конфузорности канала, а острые кромки улучшают аэродинамику потока.

Сущность изобретения поясняется чертежами 1 и 2, где на фиг. 1 изображен разрез форсунки по оси гидроцилиндра; на фиг. 2 - разрез по камере смешения А-А.

Форсунка содержит корпус, состоящий из нижней половины 1 и верхней половины 2. В верхней части 1 расположено сопло 3 и патрубок 4, в котором на стойках 5 расположен канал 6 подвода вязкой жидкости и охватывающий его канал 7 горячего газа или другого жидкотекучего компонента. Кроме того, имеются каналы 8 для подачи сопутствующих ингредиентов. Каналы 6 и 7 на входе в полость 21 форсунки сужены, что увеличивает скорость потока, и наклонены под углом 10. ..25 градусов к наружной стенке камеры смешения, где скорость еще выше.

У входа каналов 6, 7 выполнен козырек 9, отсекающий вихрь форсунки от входной зоны и обеспечивающий условия равномерного входа струй жидкости и газа в область вихря, а также направляющий газ к наружному диаметру камеры смешения. Верхняя часть корпуса 2 содержит клапан 10 для закрытия сопла форсунки в нерабочем положении и гидроцилиндр 11, передвигающий клапан 10. Шток клапана 10 соединен с плунжером 12 гидроцилиндра с помощью замка 13 с теплоизоляцией 18. Гидроцилиндр 11 закреплен на верхней части корпуса 2 гайками 15 и 16. Над плунжером 12 расположена пружина сжатия 17, обеспечивающая аварийное закрытие форсунки при отказе гидросистемы. Гидроцилиндр 11 и плунжер 12 теплоизолированы прокладками 14 от корпуса форсунки 2 и штока клапана 10. Гидроцилиндр 11 имеет каналы подвода 19 и отвода 20 рабочей жидкости управляемого через золотниковое устройство.

В процессе работы сначала в форсунку подается горячий газ, открывается клапан, при этом образуется вихрь в камере смешения, затем подается вязкая жидкость (битум или битумная эмульсия), которая увлекается горячим газом и дробится им на капли, перемешивается вихрем и затем через сформированную в зоне конической части клапана воронку, устремляется через сопло 3, образуя мелкодисперсный конус распыла.

При прекращении работы вначале выключается подача вязкой жидкости и производится продувка форсунки горячим газом с медленным опусканием запорного клапана 10, при этом поверхность сопла и конусная часть клапана очищаются от вязкой жидкости, происходит плотное закрытие сопла.

Перед началом работы форсунка подогревается горячим газом, проходящим по каналу 7, затем подается рабочая жидкость в канал 19 гидроцилиндра 11 и открывается плунжером 12 клапан 10, проходящий газ образует в камере смешения форсунки вихрь 21. Затем по каналу 6 подается вязкая жидкость, которая увлекается газом в вихрь, и затем через сопло 3 распыливается, образуя мелко дисперсный конус распыла. По окончании работы прекращается подача вязкой жидкости, форсунка продувается горячим газом из канала 7, рабочая жидкость управления гидроцилиндром подается по каналу 20 в верхнюю часть гидроцилиндра 11 и клапан 10 закрывается, перекрывая сопло 3.

При продувке газом происходит прогрев и очистка форсунки от вязкой жидкости вследствие повышения жидкотекучести от нагрева и выдува оставшихся капель, то есть форсунка подготовлена к последующей работе.

В случае падения давления в гидросистеме форсунка закрывается клапаном 10 под действием пружины 17.

Формула изобретения

1. Центробежная форсунка для вязких жидкостей, содержащая корпус, тангенциальные направляющие каналы подвода распыливаемой жидкости и распыливающего газа, кольцевую камеру смешения и выпускное сопло, отличающаяся тем, что камера смешения выполнена тороидальной, канал распыливаемой жидкости расположен внутри канала подвода распыливающего газа, выходные участки каналов выполнены сужающимися с углом наклона от тангенциального направления 10 - 25^o в сторону наружного диаметра камеры смешения, при этом камера снабжена козырьком, служащим для отклонения центробежного вихря от направления струй выходных каналов, а выпускное сопло снабжено запорным клапаном для организации вихря, установленным с возможностью перекрывания выпускного сопла в нерабочем положении.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что запорный клапан выполнен в виде поршня со встроенной пружиной, обеспечивающей закрытие сопла при аварийном отказе гидросистемы, концевая часть штока клапана выполнена конической и опущена над соплом не менее чем на 2/3 высоты сечения камеры, причем корпус клапана и шток теплоизолированы.

3. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что выпускное сопло выполнено сужающимся и соответствующим конусности штока клапана, а верхняя и нижнюю части сопла выполнены с отсекающими острыми кромками.

4. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность козырька, обращенная к центробежному вихрю, выполнена по спирали или другой линии второго порядка, обеспечивающей на его срезе тангенциальное направление стекающего потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2