液體噴霧器的製作方法

2023-05-01 16:37:36

專利名稱：液體噴霧器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液體噴霧技術，並且可以用在防火系統中，作為處理設備的一部分，用於加熱工程和運輸中的燃料燃燒，以及用於環境加溼和用於噴灑消毒劑和殺蟲劑。
背景技術：
目前，各種類型的液體噴霧器被用於各種不同的領域中，包括消防設備、例如滅火噴霧器。
舉例而言，美國專利No 5125582(IPC B05B 1/00，1992年6月30日公開)公開了一種設計用於產生空穴液流的液體噴霧器的結構。該現有技術包括一個帶有由噴嘴形成的流通通道的殼體和一個圓筒室。該噴嘴被製造成與一個圓錐擴散器連通的收縮管的形式，而所述擴散器和收縮管的表面沒有連續地接合起來。通過在壓力下將液體供應到噴嘴收縮管的入口中，液流截面收縮並且流出速度增加。液流在擴散器中的驟然擴展形成液體空穴。該液體空穴在通過圓筒室的液體射流過程中被強化，在所述圓筒室中，液體射流被擴展並且形成返回的渦流。圍繞一個錐形射流形成一個環形的真空區，以便開始空穴過程和一個相關的液流分散過程。
然而，儘管存在強化空穴過程的可能性，但是現有技術的液體噴霧器不能用於形成一個可以在達到10m的距離內保持形狀和截面尺寸並呈穩定狀態的精細分散液流，而當噴霧器被用於壓制火源時，這一點特別重要。
已知一種真空型噴霧器頭(本作者的證書USSR，No 994022，IPCB05B 1/00，1983年2月7日公開)，它包括一個由收縮管構成的噴嘴和一個與噴嘴同軸設置的圓筒形頭部。該圓筒形頭部裝配有形成於其出口側的射出孔，以便允許大氣進入圓筒形頭部腔體內的真空區中。結果，引入的空氣充滿於移動的液流中，以便將液流分裂成小液滴。
俄國專利No 2123871(IPC A62C 31/02，1998年12月27日公開)描述了一種用於形成氣霧型噴水的頭部，該頭部可以加強氣體—液滴射流的分散。現有技術的噴霧器(頭)包括一個殼體，該殼體具有一個作為拉瓦爾噴管而形成的流通通道；一個入口管接頭，用於在壓力下供應液體；和一個位於管接頭和拉瓦爾噴管的入口部分之間的分配柵網。分配柵網的孔的尺寸為拉瓦爾噴管臨界截面的直徑的0.3÷1.0倍。當通過分配柵網時，液流被分裂成獨立的流，這些流繼續集中到噴嘴孔中並且加速至很高的速度。該實施例用於將滅火劑排出足夠遠的距離並且提供很細的噴射。
最接近本發明所要求的噴霧器類型的類似技術是在專利DDRNo.233490(IPC A62C 1/00，1986年3月5日公開)中描述的液體噴霧裝置，該裝置適於將滅火劑進給至火源。該裝置包括一個帶有流通通道的殼體，在壓力下將包括水在內的工作液體供應到其中。該裝置的流通通道包括一個作為收縮管形成的入口部分、一個圓筒部分和一個形成作為圓錐擴散器的出口部分，所述這些部分以軸向對齊的關係順序相互連接。並且，該裝置包括一個容納滅火劑的貯存器，該貯存器經由徑向通道與擴散器相連。
在所述裝置的操作過程中，在1.5÷2.0巴的壓力下將液體(水)供應到流通通道的入口中，並且在一個由收縮管、圓筒部分和擴散器形成的噴嘴中順次加速。通過徑向通道將滅火劑噴射到擴散器中，以便進一步與液流混合。當採用已知的滅火劑時，使用所述裝置可以從本質上增強滅火劑的延伸，從而提高滅火的效力。然而，所給出的實施例不能產生高速、微細分散的氣體—液滴射流。該液流在所述裝置中主要作為用於另外引入滅火劑的載體，用於泡沫生成添加劑。

發明內容
本發明的目的是產生穩定狀態的微細分散的液體噴霧，該液體噴霧必須在高達10m的距離上保持其形狀和尺寸，並且提高用於產生氣體—液滴射流所消耗的能量的效率。並且，在集中於整個微細分散氣體—液滴射流截面上的液滴的分散必須是均勻的。前述目的的解決方案在用於壓制火源的液體噴霧的實現方面尤為重要。
可以通過前述任務的解決方案來實現的技術結果包括當採用包含滅火添加劑的水時，提高了滅火效力；提高了工作流體的利用效率，並且減少了用於產生氣體—液滴射流的能量消耗。
前述目的是通過提供一種根據本發明第一個實施例的液體噴霧器來實現的，該液體噴霧器包括一個具有流體通過通道的殼體，所述流體通過通道由一個作為收縮管形成的入口部分、一個圓筒部分和一個形成為圓錐擴散器的出口部分構成，這些部分以軸向對齊的關係相互順序連接起來，其中，根據本發明，圓筒部分的長度不小於其半徑，擴散器的確定流通通道出口部分的錐角大於收縮管的確定流通通道入口部分的錐角。
優選採用這樣的液體噴霧器，它具有一個將收縮管確定在6°至20°之間的錐形頂角和一個將擴散器確定在8°至90°之間的錐形頂角。特別地，確定收縮管的錐形頂角可以等於13°，並且確定擴散器的錐形頂角可以等於20°。
為了增強氣體—液滴射流的穩定狀態，從而使其不是固定的、並且從預定的取向產生振蕩偏差，確定出流通通道的入口部分的收縮管入口邊緣和確定出流通通道出口部分的擴散器出口邊緣均形成圓形。
圓形邊緣半徑大致為圓形流通通道的圓筒部分的半徑的1÷2.5倍。
液體噴霧器可以裝配有一個室，該室具有一個圓筒形的通道，所述通道的入口端與擴散器的出口端相連，所述室的圓筒通道的直徑不小於擴散器的出口部分的直徑。利用前述室，可以以最低的能量消耗產生微細噴霧、微細分散的氣體—液滴射流。所述室的圓筒通道的直徑大體為流通通道的圓筒部分直徑的4÷6倍，並且所述通道的長度為流通通道的圓筒部分直徑的10÷30倍。
可以在所述室的圓筒通道的出口部分處設置一個柵網或穿孔板。在這種情況下，所述室的圓筒通道中產生的氣體—液滴射流被又一次分裂。
為了減小在產生微細分散流的過程中的能量損失，穿孔板或柵網孔的縱截面面積選擇為所述室的圓筒通道的截面面積的0.4÷0.7倍。
所述室可以配備至少一個用於從外側向所述室的圓筒通道噴射氣體(例如空氣)的切向開口。這樣的實施例由於產生圍繞射流的氣流渦流，所以可以對氣體—液滴射流加以穩定，並且減小液滴的動能損失。從這一目標考慮，優選實施例的室壁可以裝配有至少四個切向開口，所述切向開口成對地對稱設置在所述室的圓筒通道的兩個橫截平面中，第一個平面在擴散出口截面附近延伸，而第二個平面在所述室的出口部分附近延伸。
根據另一個優選實施例，一個液體噴霧器可以包括一個室，所述室與一個殼體同軸地配置在其外側上。在殼體外表面和所述室的內表面之間形成至少一個通道，用以在壓力下向所述噴霧器的流通通道的出口部分提供氣流。該室可以包含一個噴嘴，所述噴嘴由順序設置的一個收縮管和一個擴散器構成。該噴嘴入口部分與所述噴霧器流通通道的一個出口部分相連通。採用具有噴嘴的室，可以利用同向氣流的能量進一步分裂液滴，並且增強微細分散氣體—液滴射流的延伸。
所述目的還可以通過提供一種根據本發明第二個實施例的液體噴霧器來實現，該液體噴霧器包括一個具有流體通過通道的殼體，所述流體通過通道由一個作為收縮管形成的入口部分、一個圓筒部分和一個作為圓錐擴散器形成出口部分構成，這些部分以軸向對齊的關係相互連接起來，其中，根據本發明，圓筒部分的長度不小於其半徑，並且確定流通通道的入口部分的收縮管被製成錐形，而所述表面的圓度半徑不小於流通通道的圓筒部分的半徑。
形成收縮管的錐形頂角優選在8°至90°之間。錐形收縮管的表面優選以至少2°的角度與流通通道的圓筒形部分的表面相連。
為了進一步穩定氣體—液體流的穩定狀態的流動，確定流通通道的出口部分的擴散器出口邊緣被製成圓形。該邊緣的圓形半徑大致為流通通道的圓筒部分的半徑的1÷2倍。
液體噴霧器可以配備有一個具有圓筒形通道的室，其入口端與擴散器的一個出口部分連接，該室的圓筒形通道的直徑不小於擴散器出口部分的直徑。如本發明第一個實施例中那樣，利用所述室可以以最小的能量消耗產生微細噴霧、微細分散的氣體—液滴射流。該室的圓筒形通道的直徑大致為流通通道的圓筒部分直徑的4÷6倍，並且其長度為流通通道的圓筒部分直徑的10÷30倍。
如本發明的第一個實施例那樣，可以將一個柵網或穿孔板設置在所述室的圓筒形通道的出口部分中。為了減小在產生微細分散的液流過程中的能量損失，穿孔板或柵網孔的總截面面積選擇為等於所述室的圓筒形通道的橫截面積的0.4÷0.7倍。
如本發明的第一個實施例那樣，所述室的壁可以配備至少一個切向開口，用以從外部向該室的圓筒形通道內噴射氣體。這樣的實施例可以使氣體—液滴射流穩定化，並且減小由於圍繞液流產生氣流渦流而造成的液流動能損失。從這一目的考慮，在本發明的優選實施例中，該室壁可以裝配有至少四個切向開口，這四個切向開口對稱地成對設置在所述室的圓筒形通道的兩個橫截平面中，所述兩個平面為靠近擴散器的出口部分延伸的第一平面和靠近所述室的出口部分延伸的第二平面。
液體噴霧器的優選實施例還可以包括一個與所述殼體同軸地設置在其外側上的室，以代替上面所描述的室。在殼體的外表面和該室的內表面之間形成至少一個通道，用以在壓力下向所述噴霧器的流通通道的出口部分供應氣體。該室可以包括一個噴嘴，該噴嘴由順序設置的一個收縮管和一個擴散器構成。噴嘴入口部分與所述噴霧器的流通通道的出口部分連通。如本發明的第一個實施例那樣，採用帶有噴嘴的室，可以利用同向氣流的能量進一步分裂液滴，並且增強微細分散的氣體—液滴流的延伸。


現在，利用特定實施例的例子和隨後的附圖對本發明進行說明，其中圖1是根據本發明第一個實施例的液體噴霧器的示意性表示；圖2是帶有流通通道的圓形邊緣的、根據本發明第一個實施例的液體噴霧器的示意性剖視圖；圖3是帶有具有一個圓筒形通道的室的、根據本發明第一個實施例形成的液體噴霧器的示意性剖視圖；圖4是裝配有一個圓筒形通道並且用於本發明的兩個實施例(參見圖3和6)中的腔室的A-A平面剖視圖；圖5是根據本發明第一個實施例形成的液體噴霧器的示意剖視圖，其中所述腔室與一個殼體同軸地配置，以便形成一個環形通道；圖6是根據本發明第二個實施例形成的液體噴霧器的示意性表示；圖7是帶有具有一個圓筒形通道的室的、根據本發明第二個實施例形成的液體噴霧器的示意剖視圖；圖8是根據本發明裝配的液體噴霧器的示意圖，其中所述腔室與一個殼體同軸地配置，以便形成一個環形通道。
本發明的優選實施例根據本發明第一個實施例形成的液體噴霧器(參照圖1至5)包括一個殼體1，該殼體1帶有一個由軸向對齊的部分相互連接構成的流通通道。一個入口部分2製成收縮管的形式，所述收縮管具有一個與圓筒形部分3的入口相連的出口。一個以圓錐擴散器的形式製成的出口部分4包括一個入口，該入口與圓筒部分3的一個出口相連。圓筒部分的長度為其直徑的0.7倍。一個確定收縮管的圓錐的頂角為13°，並且一個確定擴散器的圓錐的頂角為20°。
殼體1在收縮管的入口側連接到一個液體供應系統的管線的管接頭5上。該液體供應系統包括一個泵或壓力型液體增壓器6。
在一個優選實施例中(參見圖2)，確定流通通道入口部分2的收縮管的入口邊緣和確定出口部分4的擴散器的出口邊緣被製成圓形，圓的半徑頂與圓筒部分3的直徑。
液體噴霧器可以包括一個具有柱狀通道8的室7(參照圖3)，其入口與擴散器的出口部分(出口部分4)連通。圓筒形通道8的直徑等於流通通道的圓筒部分3直徑的四倍。圓筒形通道8從擴散器的出口部分至室7的出口部分的長度等於流通通道的圓筒部分3的直徑的十倍。一個穿孔板9設置在圓筒形通道8的出口處，並且通過一個專門的螺母10連接到室7的一個端部上。穿孔板9的孔的總截面面積為圓筒形通道8的截面面積的0.5倍。按照0.2＜d/D＜0.7的條件，根據圓筒形部分的直徑「D」選擇穿孔板9中的各流通孔的最大尺寸「d」。
在腔室7的壁中形成八個切向開口，用於從外部向圓筒形通道8內噴射氣體(參見圖3和4)。切向開口11設置在圓筒形通道8的兩個橫截面上。四個開口11對稱地設置在通道8的靠近擴散器的出口部分(出口部分4)的橫截面中，而另外四個開口11設置在通道8的靠近室7出口部分的橫截面中。
噴霧器可以裝配一個與殼體1軸向對齊地設置在其外側上的圓筒室12(參見圖5)。一個環形通道形成於殼體1的外表面和室12的內表面之間，並且與一個高壓氣源13連通。該環形通道適於向流通通道的出口部分4的部分提供氣體。一個位於該室的端部上的噴嘴由一個收縮管14和一個擴散器15構成。
根據本發明的第二個實施例(參見圖6至8)，一個液體噴霧器包括一個殼體16，該殼體16具有一個由相互軸向對齊地順序連接的部分構成的流通通道。一個入口部分17被製成錐形收縮管的形式，該錐形收縮管的側表面的圓形半徑等於圓筒部分18的直徑。與入口部分17相連的圓筒部分18的長度是其直徑的0.7倍。作為圓錐擴散器形成的出口部分19具有一個與圓筒部分18的出口連接的入口。形成擴散器的圓錐的頂角為20°。收縮管的錐形表面(入口部分17)以2°的角度與圓筒部分18的表面相連。形成流通通道的出口部分19的擴散器的出口邊緣被製成圓形，該邊緣的圓形的半徑等於圓筒部分18的半徑。
殼體16連接到包含一個液體增壓器的液體供應系統的管線的管接頭20上。
形成出口部分19的擴散器的出口邊緣被製成圓形，該邊緣的圓形的半徑等於圓筒部分18的半徑。
在噴霧器的一個優選實施例中(參見圖7)，擴散器的出口(出口部分19)與一個具有圓筒形通道23的室22連通。圓筒部分18的幾何尺寸選擇為與噴霧器的第一個實施例(參見圖3)中的尺寸相同。一個穿孔板24位於圓筒形通道23的出口處，並且利用一個專門的螺母25連接到室22的端部上。在穿孔板24中的孔的尺寸選擇為與噴霧器的第一個實施例(參見圖3)中的尺寸相同。
八個切向開口26形成於室22的壁上，用以從外部向圓筒形通道23中噴射空氣(參見圖7和4)。以與噴霧器的第一個實施例相同的方式對切向開口26進行設置和定向。
根據本發明第二個實施例的噴霧器的另一個例子可以包括一個與殼體16軸向對齊地設置在其外側的圓筒室27(參見圖8)。一個形成於殼體的外表面和室27內表面之間的環形通道與一個高壓氣源28連通。該環形通道適於向流通通道的出口部分19的出口部供應同向氣流。該室的端部上的一個噴嘴由一個收縮管29和一個擴散器30構成。
根據本發明第一個實施例設計的噴霧器的操作是按照下述方式進行的。
利用一個增壓器6在壓力下，經由一個水供應系統的管線向一個連接到所述噴霧器的殼體1的出口上的管接頭5提供水。水被輸送到收縮管的一個入口(入口部分2)中，在其中產生一個高速液流，該液流在其整個截面上具有均勻的速度分布。該液流在收縮管中從具有較高靜壓和較低動壓的區域向具有較低的靜壓和較高的動壓區域前進。這可以用於形成渦流的條件和防止液流與通道壁分離。
對在收縮管出口端的最大液流速度進行選擇，以便收縮管出口端的靜壓減小至初始溫度(對於水而言，在t＝20℃時，PSV≈2.34.10-3MPa)處的飽和液體蒸汽壓的值。在流出到大氣中(Pin≈0.23MPa)的過程中，收縮管上遊的初始靜水壓力保持在不低於足以用於空穴的發展的臨界壓力。在液體流過收縮管的過程中產生的動能損失主要取決於形成收縮管的錐形表面的錐形角。當該錐形角從6°增加時，能量的消耗最初在13°的角度時增加至最大值，然後在角度20°時減小。因此，在6°至20°之間選擇形成收縮管的錐形的最佳頂角。
隨著通過噴霧器的流通通道的入口部分2，液流被輸送進入圓筒部分3，在其中與10-4-10-5s的時間內產生空穴氣泡。在圓筒部分的長度超過其直徑的情況下，確保在水流通過圓筒部分3的過程中形成氣泡，以便提供足以用於穩定狀態的空穴的預定時間。然而，已知充分增加圓筒形通道的長度，則會增加水壓摩擦損失。所以在實際的噴霧器工作條件下，可以將圓筒形通道的長度限定為與流通通道的直徑相應的值。
在液體通過作為一個擴散器形成的出口部分4的過程中，劇烈地產生空穴氣泡並振蕩，並且液流從擴散器壁上分離。由於包含蒸汽和氣泡的液流密度減小，所以該液流在擴散器中被加速。由於在擴散器的入口區域中靜壓力低，並且可以與空穴壓力相比較，所以引導氣流從外部進入到氣體—液滴射流和擴散壁之間的一個空腔中。由反向氣流和液流造成的渦流，迫使液體從擴散壁流出，以減小摩擦能量損失。而且，渦流的形成造成液流非常活躍的分裂，在液流在擴散器中的擴展過程中，這進一步被空穴氣泡的振蕩所加強。在確定流通通道的出口部分2的擴散器錐形角度超出確定噴霧器流通通道的入口部分4的收縮管的錐形角度的情況下，發生上述這樣的過程。形成擴散器的錐形的最佳頂角在8°至90°之間。在頂角超過90°時，不會形成渦流。在頂角小於8°時，實際上在液流和擴散壁之間缺少一個氣墊。
與收縮管和擴散器的最佳錐形角度的正確選擇一起，擴散器出口的直徑對於有效分裂液流也是非常重要的。採用超出圓筒部分直徑4÷6倍的擴散器出口直徑是非常可取的。擴散器出口直徑較小，則在液流上僅略微顯露出渦流的效果，並且直徑較大，則噴霧器的尺寸顯著增加。
具有前述流通通道尺寸的噴霧器可以以最小的動能形成高速微細分散的氣體—液滴射流。
當管接頭5的出口直徑實際上大於流通通道的圓筒部分3的直徑時，採用具有圓形入口邊緣的收縮管(參見圖2)。
這樣的噴霧器的實施例可以減小尺寸，而具有用於摩擦和形成渦流的最小動能損失。收縮管邊緣的圓形最佳半徑在流通通道的圓筒部分半徑的1至2.5倍之間。圓形邊緣半徑的增加造成整個裝置尺寸的增加，從而，該半徑優選被選擇為等於圓筒部分3的直徑。液體通過具有圓形邊緣的收縮管流出，而噴霧器的操作模式在整體上不變，空穴區域局限在擴散器的入口部分中。在加速過程中，給定的操作特徵強化了液流中的空穴。
帶有圓形出口邊緣的擴散器(流通通道的出口部分4)的採用(參見圖2)，可以增強從噴霧器流出的氣體—液滴射流的穩定狀態。採用噴霧器的這一實施例，所產生的射流不會固定並振蕩地偏離流通通道的對稱縱軸。
擴散器出口邊緣的圓形半徑也可以選擇在所述噴霧器流通通道的圓筒部分3的半徑的1和2.5倍之間。擴散器出口邊緣的圓形半徑的增加，造成在產生氣體—液滴射流時、進入擴散器的空氣渦流在分裂液滴的過程中的效果減小。因此，氣體—液滴射流中的液滴尺寸增加。在前述限制的基礎上，將優選實施例中的邊緣圓形半徑選擇為等於流通通道的圓筒部分3的直徑。
在通過具有最佳範圍的圓形出口邊緣的擴散器出口部分的、被加速的液體—氣體射流上，與擴散器中形成軸向對稱的螺旋渦流氣流。這種螺旋結構沿軸向延伸，並且在擴散器出口部分中不會產生幹擾。
當在噴霧器的優選實施例中使用具有一個圓筒形通道8的室7(參見圖3)時，氣體—液滴射流被擴展，並且液滴被穿孔板9額外的分裂。當通過通道8前進時，射流被擴展並且沿著通道的長度變得穩定，所述長度為噴霧器流通通道的圓筒部分3的直徑的10至30倍。在圓筒通道8的給定長度範圍內，一方面提供超過氣體—液滴射流部分的速度水平，另一方面保持所需的射流速度。當碰撞到穿孔板9時，氣體—液滴射流中的液滴的尺寸平均減小2÷3倍。
通過使空氣從外部進入擴散器出口部分，消除了穿孔板9對在噴霧器的流通通道中產生的氣體—液滴射流的結構的作用。通過在圓筒形通道8的橫截面積的0.5和0.6倍之間的範圍內選擇板9中的孔的總面積，可以提供如上面所述的那樣的可能性。增加孔的面積導致液滴尺寸在所產生的微細分散液流的整個部分上的不均勻分布，並且導致可能在液流的外圍上產生分離的液流和氣體夾雜物(在液流中不連續)。
穿孔板9孔的直徑「d」的最佳選擇(根據條件0.2＜d/D＜0.7，其中D為圓筒部分3的直徑)使得液流向小液滴的分裂在時間和空間上一致。選擇孔的尺寸小於最佳值，則由於表面張力作用造出液體在穿孔板孔中的「粘附」。另一方面，孔的直徑「d」的增加到最佳值之上，將造成在所產生的液體—氣體流中液滴尺寸的增加。
當液體進給壓力在一個較寬的範圍內變化時(達到初始正常水平的十倍)，形成於室7中的切向開口11(參照圖3)在微細分散氣體—液滴射流形成過程中提供額外的渦流穩定性。
在噴霧器操作過程中，從外部將氣體經由四個切向開口11射入圓筒通道8，所述四個切向開口11成對地對稱設置在室7的圓筒形通道8的兩個橫截平面中。當氣體—液滴射流被加速時，由於在擴散器出口端靜壓(真空)的減小而產生噴射。形成於室7中的切向取向的開口11和它們在室7的兩個橫截平面中的對稱設置，可以噴射空氣流以便繞氣體—液滴射流均勻地形成渦流，其中，在所述兩個橫截平面中，第一平面在擴散器出口部分附近延伸，並且第二平面在室7的出口部分附近延伸。進入的空氣的切向渦流減小了穿孔板9對圓筒形通道8內的液流的作用，並且使穿孔板9的孔內的液體「粘附」最小化。同時，噴霧器的所述操作模式跨越流動部分強化了液滴與空氣的混合過程，並且因此，增強了在穿孔板9的上遊中的液滴濃度均勻性。伴隨與此，可以消除分離液流的產生對形成均勻的微細分散氣體—液滴射流造成影響的可能性。
研究顯示，穩定氣體—液滴的最佳條件是通過設置切向開口橫截面積相對於穿孔板9有效部分總面積的一定比例來實現的，該比例在0.5至0.9之間。這一數值和切向開口沿室7的設計高度以均勻混合液體—氣體流的需要為依據。
在噴霧器的結構中採用一個室(參見圖5)會進一步在所產生的同向氣流中激起液滴的分裂，並且增加所產生的微細氣體—液滴射流的延伸。通過在超過0.25÷0.35MPa的壓力下從一個高壓氣源13將氣體供應到形成於噴霧器殼體1外表面和室12的內表面之間的環形通道中，產生一個氣流。通過噴霧器流通通道的液流速率和通過室的環形通道的氣流速率的最佳比例在90和25之間。
當同向氣流和初步分散的氣體—液滴在由一個收縮管14和一個擴散器15構成的室12的噴嘴中同時加速時，最終形成一個狹窄的定向微細分散氣體—液滴射流。當氣體—液滴射流流過室12的噴嘴時，由於周圍氣流的作用和被所述氣流附加地加速，所以大量的液滴被分裂。在45m/s的初始液流速度下和在室12內達到80m/s的初始氣流速度下，所產生的氣體—液滴射流中的液滴平均速率在從所述室噴嘴的出口部分起3.5m的距離處為約30m/s。所產生的氣體—液滴射流，其液滴尺寸在整個射流部分中的分布已經充分地均勻化在射流中央部分中的液滴尺寸為190÷200μ，在中間環形區域中為175÷180μ，並且在周圍環形區域中為約200μ或更大。
按照與本發明第一個實施例相同的方式，實施根據本發明第二個實施例(參見圖6至8)的噴霧器的操作。其不同點僅在於，在噴霧器減小的縱向尺寸下，使得氣體—液滴的形成更為最佳化。根據本發明的第二個實施例，所述噴霧器的流通通道的入口部分17被製成錐形，側表面的圓形半徑不小於流通通道的圓筒部分18的半徑。入口部分的這種結構可以減小用於在收縮管中形成渦流的氣體—液滴射流的動能損失。收縮管的表面與部分18的圓筒表面連續的相連，以便對液流加速並且拒絕早期形成的渦流流向擴散器入口端的上遊。進而，在所述通道的短錐形入口部分17的有效部分中的連續減小，導致空穴集中局限在擴散器入口部分附近。結果，以最小的能量損失產生濃度均勻的微細分散氣體—液滴射流。
研究結果支持這樣的可能性，即，利用本發明以最小的能量消耗產生一個穩定狀態的微細分散液流。所產生的液流在可達到10m的距離上保持其形狀和尺寸，而在整個液流部分中，液滴濃度分布的均勻性得到提高。
工業應用性本發明可以用於滅火系統，作為處理裝置的部件，用於在加熱工程和輸送中燃料的燃燒，並且用於環境的增溼和噴撒消毒劑和殺蟲劑。本發明可以在固定或移動裝置中用作滅火裝置的一部分，用於壓制不同物體中產生的火焰，所述物體包括醫院、圖書館和劇院的房屋，船和飛機，並且用於壓制露天的火源等。
雖然通過優選實施例的前述例子對本發明進行了說明，然而，本領域人員可以理解，在不超出所要求的本發明的課題範圍的情況下，與所示的實施例相比可以對本發明的工業應用進行明顯的改變。
權利要求
1.一種液體噴霧器，該液體噴霧器包括一個具有流通通道的殼體(1)，所述流通通道由一個作為收縮管形成的入口部分(2)、一個圓筒部分(3)和一個作為圓錐擴散器形成出口部分(4)構成，這些部分以軸向對齊的關係相互順序連接起來，其特徵在於，圓筒部分(3)的長度至少等於其半徑，擴散器的確定流通通道出口部分(4)的錐角大於收縮管的確定流通通道入口部分(2)的錐角。
2.如權利要求1所述的液體噴霧器，其特徵在於，形成收縮管的錐形的頂角在6°至20°之間，並且形成擴散器的錐形頂角在8°和90°之間。
3.如權利要求2所述的液體噴霧器，其特徵在於，形成收縮管的錐形頂角為13°，並且形成擴散器的錐形頂角為20°。
4.如權利要求1所述的液體噴霧器，其特徵在於，確定流通通道的入口部分(2)的收縮管入口邊緣被製成圓形。
5.如權利要求1所述的液體噴霧器，其特徵在於，確定流通通道出口部分(4)的擴散器出口邊緣被製成圓形。
6.如權利要求4或5所述的液體噴霧器，其特徵在於，所述邊緣的圓形半徑為流通通道的圓筒部分(3)的半徑的1÷2.5倍。
7.如權利要求1所述的液體噴霧器，其特徵在於，包括一個帶有圓筒形通道(8)的室(7)，其入口端連接到擴散器出口部分上，室(7)的圓筒形通道(8)的直徑至少等於擴散器出口部分的直徑。
8.如權利要求7所述的液體噴霧器，其特徵在於，室(7)的圓筒形通道(8)的直徑為流通通道的圓筒部分(3)的直徑的4÷6倍。
9.如權利要求7所述的液體噴霧器，其特徵在於，室(7)的圓筒形通道(8)的長度為流通通道的圓筒部分(3)的直徑的10÷30倍。
10.如權利要求7所述的液體噴霧器，其特徵在於，柵網和穿孔板(9)位於室(7)的圓筒形通道(8)的出口部分處。
11.如權利要求10所述的液體噴霧器，其特徵在於，穿孔板或柵網的孔的總截面面積為室(7)的圓筒形通道(8)的截面面積的0.4÷0.7倍。
12.如權利要求7所述的液體噴霧器，其特徵在於，在室(7)的壁上形成至少一個切向開口(1)，用以從外部向室(7)的圓筒形通道(8)中射入氣體。
13.如權利要求12所述的液體噴霧器，其特徵在於，在室(7)的壁中形成至少四個切向開口(11)，所述開口(11)成對地對稱設置在室(7)的圓筒形通道(8)的兩個橫截平面中，第一平面在擴散器出口部分附近延伸，並且第二平面在室(7)的出口部分附近延伸。
14.如權利要求1所述的液體噴霧器，其特徵在於，它包括一個與殼體(1)同軸地設置在其外側的室(12)，在殼體(1)的外表面和所述室的內表面之間形成至少一個通道，用以在壓力下向所述噴霧器的流通通道出口部分(4)供應氣體。
15.如權利要求14所述的液體噴霧器，其特徵在於，室(12)包括一個噴嘴，該噴嘴由順序設置的收縮管(14)的擴散器(15)構成，而噴嘴入口部分與所述噴霧器的流通通道出口部分(4)連通。
16.一種液體噴霧器，該液體噴霧器包括一個具有流通通道的殼體(16)，所述流通通道由一個作為收縮管形成的入口部分(17)、一個圓筒部分(18)和一個作為擴散器形成的出口部分(19)構成，這些部分軸向對齊地順序連接起來，其特徵在於，圓筒部分(18)的長度不小於其直徑，其中，確定流通通道的入口部分(17)的收縮管被製成錐形，而所述表面的圓度半徑至少等於流通通道的圓筒部分的半徑。
17.如權利要求16所述的液體噴霧器，其特徵在於，形成擴散器的錐形頂角在8°和90°之間。
18.如權利要求16所述的液體噴霧器，其特徵在於，收縮管的錐形表面以不超過2°的角度連接到流通通道的錐形部分(18)的表面上。
19.如權利要求16所述的液體噴霧器，其特徵在於，形成流通通道入口部分(19)的擴散器出口邊緣被製成圓形。
20.如權利要求19所述的液體噴霧器，其特徵在於，擴散器出口邊緣的圓形半徑為流通通道的圓筒部分(18)的半徑的1÷2倍。
21.如權利要求16所述的液體噴霧器，其特徵在於，它包括一個具有圓筒形通道(23)的室(22)，其入口連接到擴散出口部分上，室(22)的圓筒形通道(23)的直徑至少等於擴散器出口部分的直徑。
22.如權利要求21所述的液體噴霧器，其特徵在於，室(22)的圓筒形通道(23)的直徑為流通通道的圓筒部分(18)的直徑的4÷6倍。
23.如權利要求21所述的液體噴霧器，其特徵在於，室(22)的圓筒形通道(23)的長度為流通通道的圓筒形部分的直徑的10÷30倍。
24.如權利要求21所述的液體噴霧器，其特徵在於，一個柵網或穿孔板(24)位於室(22)的圓筒形通道(23)的出口部分處。
25.如權利要求24所述的液體噴霧器，其特徵在於，穿孔板(24)或柵網的總截面面積為室(22)的圓筒形通道(23)的截面面積的0.4÷0.7倍。
26.如權利要求16所述的液體噴霧器，其特徵在於，在所述室壁上形成至少一個切向開口，用於從外部將氣體射入到室(22)的圓筒形通道(23)中。
27.如權利要求26所述的液體噴霧器，其特徵在於，在室(22)的壁中形成至少四個切向開口(26)，所述開口(26)成對地對稱設置在室(22)的圓筒形通道(22)的兩個橫截平面中，其中，第一平面在擴散器出口部分附近延伸，並且第二平面在室(22)的出口部分附近延伸。
28.如權利要求16所述的液體噴霧器，其特徵在於，它包括一個與殼體(16)同軸地設置在其外側的室(27)，在殼體(16)的外表面和所述室(27)的內表面之間形成至少一個通道，用以在壓力下向所述噴霧器的流通通道出口部分(19)供應氣體。
29.如權利要求28所述的液體噴霧器，其特徵在於，室(27)包括一個噴嘴，該噴嘴由順序設置的收縮管(29)的擴散器(30)構成，其中，噴嘴入口部分與所述噴霧器的流通通道出口部分(19)連通。
全文摘要
一種根據本發明第一個實施例的液體噴霧器，該液體噴霧器包括一個具有流體通過通道的殼體(1)，所述流體通過通道由一個作為收縮管形成的入口部分(2)、一個圓筒部分(3)和一個作為圓錐擴散器形成出口(4)部分構成。圓筒部分(3)的長度不小於其半徑。擴散器的形成流通通道出口部分(4)的錐角大於同一通道的收縮管的形成流通通道入口部分(2)的錐角。根據本發明的第二個實施例，形成流通通道入口部分的收縮管被製成錐形。採用本發明，可以以最小的能量消耗產生穩定狀態的微細分散液流。
文檔編號A62C31/00GK1498137SQ02807011
公開日2004年5月19日 申請日期2002年3月21日 優先權日2001年3月22日
發明者安德烈·L·杜什金, 亞歷山大·V·卡爾佩謝烏, 大 V 卡爾佩謝烏, 安德烈 L 杜什金 申請人:安德烈·L·杜什金, 亞歷山大·V·卡爾佩謝烏, 安德烈 L 杜什金