Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6614
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
B 05B 1/00
(54) ЦЕНТРОБЕЖНО-СТРУЙНАЯ ФОРСУНКА
(21) Номер заявки: u 20100166
(22) 2010.02.18
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "ИНТЕГРАЛ" (BY)
(72) Авторы: Турцевич Аркадий Степано-
вич; Сарычев Олег Эрнстович; Соло-
духа Виталий Александрович; Рыбкин
Владимир Анатольевич; Савич Вла-
димир Николаевич; Глоба Александр
Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "ИНТЕГРАЛ" (BY)
(57)
Центробежно-струйная форсунка, содержащая корпус с подготовительной камерой,
образованной цилиндрическим участком подготовительной камеры с кольцевым упором и
коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с
центральным цилиндрическим отверстием и периферийными наклонными пазами и под-
водящий штуцер с резьбой, причем внутренний диаметр кольцевого упора равен диаметру
внутреннего отверстия подводящего штуцера, отличающаяся тем, что кольцевой упор
подготовительной камеры сформирован по периметру конического сужающегося отвер-
стия, а цилиндрическое сопло, центральное цилиндрическое отверстие и периферийные
наклонные пазы вкладыша выполнены так, что отношение суммы площади проходного
сечения центрального отверстия и суммарной площади свободных проходных сечений
периферийных наклонных пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла находится
в диапазоне от 2,8 до 3,5, а угол наклона периферийных пазов вкладыша находится в диа-
пазоне от 15 до 20°.
Фиг. 1
BY6614U2010.10.30

2. BY 6614 U 2010.10.30
2
(56)
1. Галустов В.С. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнергетике. -
М.: Энергостандарт, 1989. - С 198.
2. Патент РБ 3478, МПК B 05B 1/20, 2007.
Полезная модель относится к теплоэнергетике, а более конкретно к форсункам для
распыления жидкости.
Известна центробежно-струйная форсунка [1], содержащая корпус с подготовитель-
ной камерой, коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое соп-
ло, вкладыш с наклонными пазами и подводящий штуцер с резьбой.
Недостатками известного устройства являются возможность перекоса вкладыша в
сопле и наличие дополнительного гидравлического сопротивления в подготовительной
камере, возникающего в результате того, что подводящий штуцер перекрывает часть
сечения пазов вкладыша, при этом жидкость входит в периферийные пазы вкладыша со
скоростью большей, чем выходит из них, что создает дополнительное гидравлическое
сопротивление и приводит к ухудшению равномерности заполнения факела каплями.
Наиболее близкой по технической сущности форсункой-прототипом является центро-
бежно-струйная форсунка [2], содержащая корпус с подготовительной камерой, образо-
ванной цилиндрическим участком подготовительной камеры с кольцевым упором и
коническим сужающимся отверстием, переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с
центральным цилиндрическим отверстием и периферийными наклонными пазами и под-
водящий штуцер с резьбой, причем внутренний диаметр кольцевого упора равен диаметру
внутреннего отверстия подводящего штуцера. Отношение суммы площадей четырех сво-
бодных проходных сечений периферийных пазов к площади поперечного сечения цен-
трального отверстия вкладыша находится в диапазоне от 3,1 до 4,8. Однако и данная
форсунка не лишена недостатков.
Коэффициент расхода данной форсунки составляет 0,8-0,81, а угол раскрытия факела
70-75°. При использовании данных форсунок для охлаждения воды в брызгательно-
капельных градирнях увеличивается количество форсунок, которые необходимо устано-
вить под требуемую производительность градирни, а также необходимо обеспечивать
больший напор перед форсунками для обеспечения оптимальной высоты факела. При та-
ком угле раскрытия факела затруднено использование данных форсунок в многофакель-
ных распылительных устройствах из-за сильного перекрытия факелов соседних форсунок
и изменения диаметра капель при наложении факелов.
Заявленная полезная модель решает задачу увеличения коэффициента расхода фор-
сунки, обеспечения использования форсунок в многофакельных распылительных устрой-
ствах.
Поставленная задача решается тем, что в центробежно-струйной форсунке, содержа-
щей корпус с подготовительной камерой, образованной цилиндрическим участком подго-
товительной камеры с кольцевым упором и коническим сужающимся отверстием,
переходящим в цилиндрическое сопло, вкладыш с центральным цилиндрическим отвер-
стием и периферийными наклонными пазами и подводящий штуцер с резьбой, причем
внутренний диаметр кольцевого упора равен диаметру внутреннего отверстия подводяще-
го штуцера; кольцевой упор сформирован по периметру конического сужающегося отвер-
стия, а цилиндрическое сопло, центральное цилиндрическое отверстие и периферийные
наклонные пазы вкладыша выполнены так, что отношение суммы площади проходного
сечения центрального отверстия и суммарной площади свободных проходных сечений
периферийных наклонных пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла находится
в диапазоне от 2,8 до 3,5, а угол наклона периферийных пазов вкладыша находится в диа-
пазоне от 15 до 20°.

3. BY 6614 U 2010.10.30
3
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что
заявляемая центробежно-струйная форсунка отличается от известной тем, что кольцевой
упор сформирован по периметру конического сужающегося отверстия, а цилиндрическое
сопло, центральное цилиндрическое отверстие и периферийные наклонные пазы вклады-
ша выполнены так, что отношение суммы площади проходного сечения центрального от-
верстия и суммарной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных
пазов вкладыша к площади цилиндрического сопла находится в диапазоне от 2,8 до 3,5, а
угол наклона периферийных пазов вкладыша находится в диапазоне от 15 до 20°.
В центробежно-струйной форсунке раздробление потока жидкости производят путем
разделения поступающего потока жидкости на два, причем первый из потоков закручива-
ют вокруг оси форсунки, пропуская его по наклонным пазам вкладыша, второй направля-
ют по центру вдоль оси форсунки, а смешение потока осуществляется перед соплом
форсунки. Затем полученная смесь выбрасывается из сопла по направлению оси форсунки.
Именно второй, направленный по центру, поток обеспечивает дальнобойность получаемо-
го факела капель жидкости, а первый, предварительно закрученный, поток обеспечивает
необходимую динамическую неустойчивость смешанного потока, истекающего из сопла
форсунки. Благодаря полученной динамической неустойчивости суммарного потока про-
исходит образование факела капель жидкости.
При отношении суммы площади проходного сечения центрального отверстия и суммар-
ной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазов вкладыша к
площади цилиндрического сопла менее 2,8 снижается эффективность использования фор-
сунки в многофакельных распылительных устройствах.
При отношении суммы площади проходного сечения центрального отверстия и сум-
марной площади свободных проходных сечений периферийных наклонных пазов вкла-
дыша к площади цилиндрического сопла более 3,5 сужается угол раскрытия факела, что
уменьшает объем градирни, занимаемый каплями, и соответственно снижается эффектив-
ность использования форсунок для охлаждения воды в брызгательно-капельных градир-
нях.
При угле наклона периферийных пазов менее 15° сужается угол раскрытия факела и
уменьшается плотность орошения.
При угле наклона периферийных пазов более 20° увеличивается гидродинамическое
сопротивление форсунки.
В заявляемой полезной модели кольцевой упор сформирован непосредственно по пе-
риметру конического сужающегося отверстия, переходящего в цилиндрическое сопло.
При этом цилиндрический участок подготовительной камеры смешения отсутствует, а пе-
рекос и заклинивание вкладыша в форсунке не происходят. Наличие цилиндрического
участка подготовительной камеры уменьшает технологичность изготовления форсунки и
ухудшает ее параметры. Поэтому использовать форсунки с цилиндрическим участком
подготовительной камеры нецелесообразно.
Заявленная полезная модель иллюстрируется следующими конкретными примерами.
Центробежно-струйная форсунка выполнена фрезерованием из бронзы. Возможно изго-
товление форсунки из других материалов, например полиамиды - 5 и т.п. Полезная модель
поясняется фиг. 1, 2. На фиг. 1 представлено осевое сечение заявленной полезной модели
центробежно-струйной форсунки, а на фиг. 2 - вкладыша.
На фиг. 1 изображена заявляемая центробежно-струйная форсунка, содержащая кор-
пус (1) с подготовительной камерой, кольцевой упор (2), сформированный по периметру
конического сужающегося отверстия (3), переходящего в цилиндрическое сопло (4), вкла-
дыш (5) с центральным цилиндрическим отверстием (6) и периферийными наклонными
пазами (7) и подводящий штуцер (8) с резьбой.
На фиг. 2 представлен вкладыш (5) с центральным цилиндрическим отверстием (6) и
периферийными наклонными пазами (7). Вкладыш имеет четыре периферийных паза с

4. BY 6614 U 2010.10.30
4
углом наклона периферийных пазов (9) относительно оси центрального цилиндрического
отверстия.
Форсунка работает следующим образом. Жидкость поступает через подводящий шту-
цер (8) в подготовительную камеру корпуса (1) и продавливается через наклонные пазы и
центральное цилиндрическое отверстие вкладыша (5). Жидкость проходит по централь-
ному цилиндрическому отверстию (6) и периферийным наклонным пазам (7) и далее в ко-
ническое сужающееся отверстие (3) и в сопло (4). Отсутствие перекосов вкладыша
увеличивает надежность форсунки.
Характеристики центробежно-струйных форсунок представлены в таблице.
Сопоставление характеристик центробежно-струйных форсунок с прототипом
N α град c
on
S
SS +
отн. ед.
Sп/S0
отн. ед.
µ отн.
ед.
β
град
H/Hпр
отн. ед.
∆P/∆Pпр
отн. ед.
Т изг В пр Примечание
1 12 2,5 3,5 0,79 82 1,20 1,025 + -
Упор выполнен по
периметру кониче-
ского сужающего-
ся отверстия
2 15 2,8 3,7 0,87 63 1,24 0,846 + +
3 17 3,1 3,9 0,89 55 1,36 0,808 + +
4 20 3,5 4,3 0,90 52 1,88 0,790 + +
5 23 3,6 5,1 0,91 44 1,90 0,773 + -
6 17 3,1 3,9 0,87 57 1,33 0,846 - + Упор выполнен
перед цилиндриче-
ским участком
подготовительной
камеры и кониче-
ским сужающимся
отверстием
7 прототип 4,45 0,80 75 1,0 1,0 - -
Обозначения:
α, град - угол наклона периферийных пазов;
c
on
S
SS +
отн.ед. - отношение суммарной площади свободных проходных сечений пе-
риферийных наклонных пазов вкладыша (Sn) и площади проходного сечения центрально-
го отверстия (So) к площади цилиндрического сопла (Sc);
Sn/So, отн.ед. - отношение суммарной площади свободных проходных сечений пери-
ферийных наклонных пазов (Sn) вкладыша к площади проходного сечения центрального
отверстия (So);
µ, отн.ед. - коэффициент расхода форсунки;
β, град - угол раскрытия факела;
H/Hпр, отн.ед. - отношение высоты факела заявляемой полезной модели к высоте фа-
кела форсунки - прототипа при одинаковых входных давлениях;
∆P/∆Pпр, отн.ед. - отношение входного давления заявляемой полезной модели к вход-
ному давлению форсунки - прототипа при одинаковых диаметрах цилиндрического сопла
и при одинаковых расходах жидкости;
Т изг - технологичность изготовления форсунки;
В пр - возможность применения форсунки в многофакельных распылительных
устройствах.
Из таблицы видно, что наилучшие результаты обеспечивает заявляемая полезная мо-
дель в исполнениях 2, 3, 4. По сравнению с форсункой-прототипом она имеет следующие
преимущества:
коэффициент расхода форсунки больше коэффициента расхода форсунки-прототипа в
1,09-1,14 раз;

5. BY 6614 U 2010.10.30
5
отношение высоты факела заявляемой полезной модели к высоте факела форсунки -
прототипа при одинаковых входных давлениях от 1,24 до 1,88;
заявляемую полезную модель форсунки возможно эффективно использовать в много-
факельных распылительных устройствах.
Таким образом, предлагаемая полезная модель центробежно-струйной форсунки поз-
воляет решить поставленную задачу увеличения коэффициента расхода форсунки, обес-
печения использования форсунок в многофакельных распылительных устройствах.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.