فوهة حلزونية | صب مخصص & حلول رش الدقة

1. مقدمة

فوهة حلزونية قوية, أذرع الصيانة المنخفضة التي تنشئ جهاز التحكم, غالبًا ما يكون رذاذ الزاوية العريضة باستخدام مقاطع داخلية حلزونية/حلزونية بدلاً من غرف الطابقات التقليدية أو فتحات متعددة.

هم الثمين حيث تغطية واسعة, مطلوب مقاومة السداد وأطياف القطرات التي يمكن التنبؤ بها - تشمل الأمثلة التبريد, الترطيب, قمع الغبار, السجل, والرش بالجملة في الصناعة الثقيلة.

2. ما هو فوهة حلزونية?

أ دوامة فوهة هو جهاز رذاذ ينتج مخروطًا محكمًا, كامل, أو رذاذ المروحة عن طريق إجبار السائل من خلال حلزوني (دوامة) مرور داخلي.

بدلاً من فتحة واحدة مستقيمة أو غرفة دوامة كلاسيكية, يتم توجيه سائل العمل على طول قناة حلزونية بحيث يتم تحويل الزخم المحوري تدريجياً إلى حركة محيطة; يخرج السائل كورقة دوارة أو طائرات متزامنة متعددة تنقسم إلى قطرات.

يتم تقدير الفوهات الحلزونية تغطية واسعة, استقرار نمط ومقاومة نسبية للانسداد.

المتغيرات

• دوامة كاملة - ينتج مملوءة (صلب) مخروط لتغطية المنطقة الموحدة.
• حلزوني جوفاء المخلص - ينتج حلقي (جرس) رش مع فراغ مركزي.
• مروحة حلزونية / الرشاش المسطح - هندسة تم ضبطها لإعطاء رذاذ عريض مسطح للمناقل أو غسل الحزام.
• أدخل & أنواع الخرطوشة - إدراج حلزوني قابلة للاستبدال مزودة بجسم قياسي للخدمة والتغيير السريع.

الخصائص الرئيسية & النطاقات النموذجية (التوجيه الهندسي)

• ضغط التشغيل: عادة 1-40 بار للعديد من الفوهات الحلزونية الصناعية (تم تصنيف بعض التصميمات الشاقة للضغوط العليا).
• معدل التدفق: تقريبا 0.1-200 ل/دقيقة لكل فوهة اعتمادا على الحجم و ΔP.
• زاوية الرش:15° –170 ° (تعتمد الهندسة); غالبًا ما تستخدم التصميمات الحلزونية عندما تكون زوايا واسعة جدًا (ما يصل إلى ~ 160 درجة) مطلوب.
• قطر القطر المتوسط (DV50): عادة 20-500 ميكرون - الضغط العالي والشفاه الأكثر وضوحا يعطي قطرات أدق.
• أبعاد القناة: عرض القناة/الأعماق بشكل شائع 0.3-3 ملم; توفر القنوات الأصغر ذرة أدق ولكن تزيد من حساسية السداد.
• المواد النموذجية: فولاذ مقاوم للصدأ (304/316), النحاس/البرونز, السبائك المزدوجة; إدراج السيراميك أو المغلفة بالتهاب الدماغي للخدمات الكاشطة.

ملحوظة: هذه النطاقات مؤلفة - تعتبر شركة تصنيع Q vs ΔP Curves, خرائط الرش وبيانات DV50 لتحديد الحجم الصحيح لتطبيق معين.

3. كيف تعمل الفوهة الحلزونية?

• تكييف مدخل: يدخل السائل المضغوط إلى مدخل حلزوني ويتبع القناة الحلزونية.
  يحول الحلزوني تدريجياً الزخم المحوري إلى زخم محيطي مع توليد اضطراب محدود مقارنة مع مداخل عرضية مفاجئة.
• ورقة/تشكيل طائرة: يخرج السائل على طول الشفة الحلزونية كورقة دوارة أو طائرات متزامنة متعددة تندمج في مخروط أو مروحة متماسكة.
  تضع ملامح الاستمرارية والسرعة سمك الورقة الأولية.
• الانفصال إلى قطرات: مرة واحدة في الهواء المحيط, الأوراق/الطائرات تخضع القص الهوائي و Rayleigh -Taylor / كيلفن - هيلمهولتز الاستقرار وينفجر إلى قطرات.
  ارتفاع سرعة الخروج (من الضغط العالي) → قطرات أدق.
• تدفق استغلال الذات: غالبًا ما تنتج الأشكال الهندسية الحلزونية تدفقًا مستقرًا على نطاق ضغط واسع لأن المسار الحلزوني الموزع أقل حساسية للعرقلة والاضطرابات البسيطة.

المعلمات المادية الرئيسية: رقم رينولدز (يكرر) في القناة, رقم ويبر (نحن) وسمك الورقة المحلية (ر) تحكم الانفصال وأحجام قطرة DV50 النموذجية.

4. مواد, المعادن وارتداء المقاومة (الفوهات الحلزونية)

تعمل الفوهات الحلزونية في بيئات هيدروليكية عدوانية: سرعات محلية عالية, سوائل محملة الجسيمات, ركوب الدراجات الحرارية والهجوم الكيميائي.

لذلك تحدد خيارات الهندسة والمواد السطحية عمر الخدمة, تكلفة الإيقاع ودورة الحياة أكثر من سعر الشراء الاسمي.

يرتدي & آليات التحلل

• كاشط / تآكل الجسيمات: جزيئات صلبة (رمل, حجم, حصى) يؤثر على أسطح الشفاه/القناة; تقشير → قطرات أكبر وتشويه النمط.
• هجوم تآكل التآكل (مجموع): يضعف التآكل المصفوفة بحيث تزيل الجزيئات المواد بشكل أسرع. شائع في المالحة, تيارات الحمضية أو المكلورة.
• التجويف / انهيار البخار: تشكيل البخار المحلي والانهيار بالقرب من الحواف عالية القص يسبب الحفر وفقدان المواد السريعة.
• قلق / التعب الميكانيكي: التحميل الدوري في واجهات التثبيت أو الشفاه الرقيقة قد يكسر/تتجمع.
• صدمة حرارية / spallation: يتسبب تقلبات درجات الحرارة السريعة.
• تلوث / الترسب الكيميائي: حجم, أفلام البوليمر أو البيولوجية تقلل من مرور الحرة وتغيير الذعر.

فهم أي مما سبق يهيمن في مرشدات الخدمة الخاصة بك واختيار المواد.

خيارات المادية الأساسية

هندسة السطح & الطلاء

• HVOF TUNGSTEN-CARBIDE/COBALT (WC-CO) الطلاء - كثيفة, مقاومة للتآكل للغاية. الأفضل للسرطان العالي, تدفقات جلخ (على سبيل المثال, السجل, التعدين).
  نطاق السماكة المطبق النموذجي: 50-300 ميكرون.
• النيكل المنحل بالكهرباء (ENP) - تغطية موحدة في الهندسة المعقدة; تآكل جيد + مقاومة ارتداء معتدلة.
  سمك نموذجي: 8-30 ميكرون. استخدم حيث تآكل وتنخفض الاحتكاك.
• DLC (الكربون يشبه الماس) - الاحتكاك المنخفض للغاية, جيد للسكان المعرضين للالتصاق; رفيع (بضعة ميكرون) والأفضل لمناطق الاتصال الصغيرة (باينتز, شفه).
• تراكب السيراميك / إدراج السيراميك المنحوت (al₂o₃, كذا) - للتآكل الشديد; استخدم كإدراج تضحي.
  نقاء السيراميك (≥92-99 ٪ al₂o₃) هي ممارسة شائعة.
• PTFE / الطلاء الفلوروليمر - تقليل القاذورات والالتصاق (جيد في لزجة, السوائل البلمرة); مقاومة ارتداء محدودة. سمك نموذجي: 20-50 ميكرون.
• طلاء الكروم الصلب - التكنولوجيا القديمة لمقاومة التآكل; يتم استبداله في كثير من الأحيان بـ HVOF WC-CO لتحسين خصائص الترابط وارتداء.

نصيحة الاختيار: يجمع بين الركيزة المقاومة للبلى (على سبيل المثال, دوبلكس مقاوم للصدأ) مع تراكب واقٍ في أسوأ مناطق الملابس (شفة, مدخل القناة).

5. طرق تصنيع الفوهات الحلزونية

تتطلب الفوهات الحلزونية هندسة دقيقة لتوليد رذاذ مخروط مجوف متسق.

تؤثر طريقة التصنيع المختارة بشكل مباشر على دقة الأبعاد, جودة السطح, متانة, والتكلفة.

صب الرمال

• عملية: يتم سكب سبيكة منصهرة في السيليكا أو قوالب الرمال المرتبطة بالراتنج على شكل أنماط.
• المزايا: فعال من حيث التكلفة للأحجام الكبيرة (DN ≥ 50 مم), مناسبة للتطبيقات الصناعية ذات الحجم الكبير.
• القيود: خشونة السطح (RA 6-12 ميكرون) وتتطلب الانحرافات الأبعاد تصنيعًا ثانويًا.
• التطبيقات: أبراج التبريد, غاز المداخن, تحلية المياه.

صب الاستثمار (عملية الشمع المفقودة)

• عملية: أنماط الشمع مغلفة مع ملاط ​​السيراميك, dewacsed, ومليئة بالسبائك المنصهرة.
• المزايا: دقة ممتازة وإنهاء السطح (RA 3-6 ميكرون), الحد الأدنى من الآلات المطلوبة.
• القيود: تكلفة أعلى, قيود الحجم (≤300 مم).
• التطبيقات: النباتات الكيميائية, أنظمة الرش البحرية, الحماية من الحرائق.

تصنيع CNC

• عملية: يتم قطع الهندسة الحلزونية مباشرة من مخزون الشريط أو الفراغات المصبوبة باستخدام طحن CNC 3-5 محور; EDM للسبائك الصعبة.
• المزايا: دقة عالية (± 0.01 مم), التكرار, والمرونة لتعديلات التصميم.
• القيود: نفايات المواد وارتفاع تكلفة اللوالب المعقدة.
• التطبيقات: الفضاء, الأدوية, أنظمة الانحدار الحرجة.

التصنيع المضافة (3د الطباعة)

• عملية: مساحيق معدنية (316ل, Inconel, TI-6AL-4V) تنصهر طبقة تلو الأخرى عبر SLM/DMLs.
• المزايا: يتيح الهندسة المعقدة المستحيلة من خلال الصب; النماذج الأولية والتخصيص السريع.
• القيود: ارتفاع تكلفة الإنتاج; يتطلب ما بعد المعالجة (على سبيل المثال, الصدمة الكهربائية).
• التطبيقات: تصميمات مخصصة/OEM, ص&د, الرش الصيدلاني.

الضغط السيراميك & تلبد

• عملية: تم الضغط على مساحيق كربيد الألومينا أو السيليكون وتلبيسها >1,500درجة مئوية.
• المزايا: صلابة استثنائية وارتداء المقاومة, عمر الخدمة الطويل في البيئات الكاشطة.
• القيود: هش; عادة ما يتم تطبيقها على أنها إدراج بدلاً من أجسام الفوهة الكاملة.
• التطبيقات: التعدين, الصلب التخلص من الصلب, الملاط الكاشطة التعامل.

ضبط الجودة

• التفتيش الأبعاد: تنسيق آلات القياس (CMMS) عينة 5% من الفوهات لكل دفعة, التحقق من عمق القناة, يقذف, وقطر المخرج ضد رسومات OEM.
• اختبار التدفق: يتم اختبار كل فوهة في 3, 10, و 30 شريط لضمان مواصفات معدل التدفق (± 2 ٪ الانحراف).
• تحليل نمط الرش: كاميرات عالية السرعة (1,000 FPS) وأنظمة حيود الليزر (ISO 13320) التحقق من صحة حجم القطرات وتوحيدها - لا توجد مع UC <85% يتم رفضهم.

6. مزايا وقيود الفوهات الحلزونية

المزايا

• زوايا رذاذ واسعة وتغطية موحدة مع هندسة بسيطة نسبيا.
• مقاومة السداد العالية بالمقارنة مع فوهات مخروطية مخروطية متعددة الميكرو.
• متانة: القناة الحلزونية توزع الإجهاد وتقلل من التآكل الموضعي.
• أداء الأداء: استقرار النمط عبر نطاق ضغط واسع.
• قابلية الخدمة: إدراج قابلة للاستبدال أو خراطيش حلزونية تبسيط الصيانة.

القيود

• حدود طيف القطير: بينما تنوعا, قد لا تحقق الفوهات الحلزونية ذرة فائقة (Sub-50 µm) من فوهات دوامة مخروطية مخروطية عالية الضغط.
• تعقيد التصنيع: يمكن أن تكون التحمل الحلزوني الضيق متطلبًا ومكلفًا للقنوات الصغيرة جدًا.
• حساسية التصميم: تعتبر هندسة الشفاه المخرج أمرًا بالغ الأه.
• ليست مثالية للسوائل اللزجة للغاية ما لم يتم تسخينها أو الموضحة خصيصًا.

7. التطبيقات الصناعية للفوهات الحلزونية

• السجل & معالجة المعادن: مستمر, رذاذ تغطية واسعة لإزالة النطاق والتبريد.
• أبراج التبريد & التبريد التبخير: زوايا رذاذ عريضة لزيادة مساحة الاتصال والتبخر.
• قمع الغبار & السيطرة الجسيمية: رشاشات محيطية في مرافق التعدين/الأسمنت.
• الترطيب / دفيئة التغيب: تغطية واسعة مستقرة مع ضغوط متواضعة.
• الحماية من الحرائق (المتغيرات الخاصة): فوهات حلزونية أكبر تستخدم في أنظمة الطوفان ومبردات الرش.
• المعالجة الكيميائية & أجهزة التنظيف: عندما تكون هناك حاجة حتى التغطية والمقاومة للتآكل.

8. أوضاع الفشل المشتركة, استكشاف الأخطاء وإصلاحها, والتخفيف

9. مقارنة مع أنواع الفوهة الأخرى

10. خاتمة

الفوهات الحلزونية هي عائلة متعددة الاستخدامات من المتنزه الصناعي التي توازن تغطية واسعة, مقاومة تسد, وعملية قوية.

يوفر هندسةها الداخلية الحلزونية مزايا في الخدمة والاستقرار على العديد من تصميمات الفتحة التقليدية, خاصة في البيئات الصناعية القاسية.

يتطلب الاختيار الصحيح الاهتمام بخصائص السوائل, نطاق الضغط, الحد الأدنى للحرية وتوافق المواد.

يستمر التقدم في التصنيع والطلاء في توسيع قدرة الفوهة الحلزونية إلى تطبيقات أكثر تطلبًا.

الأسئلة الشائعة

لماذا تختار فوهة حلزونية

• جيد استقرار نمط عبر نطاق ضغط واسع.
• ارتفاع تسامح التسد من العديد من الفوهات المجوفة المخروطية للتسممات الصغيرة لأن المسار الحلزوني يوزع التدفق وغالبًا ما يكون له ممرات حرة أكبر.
• تغطية واسعة القدرة مع فوهة واحدة (يقلل من عدد الفوهة).
• إدراج قابلة للاستبدال تصاميم تبسيط الصيانة وخفض تكلفة دورة الحياة في البيئات التآكل.

هل توجه الفوهات الحلزونية حساسة?

بعض التصميمات متسامح مع أي اتجاه; يحتاج البعض الآخر إلى اتجاه رأسي للحفاظ على التماثل. تأكيد مع الشركة المصنعة.

يمكن أن تتعامل الفوهات الحلزونية?

نعم - يتم استخدامها بشكل شائع في التلاشي والاستمتاع. اختر هندسة القنوات الكبيرة والمواد الصلبة (HVOF, السيراميك) لخدمة الملاط الكاشطة.

هل تتطلب الفوهات الحلزونية مصفاة خاصة في المنبع?

نعم - حدد المصافي التي تكون فتحة الشبكة القصوى هي ≤ 1/3 من أصغر عرض للقناة الحلزونية لمنع الانسداد مع موازنة تردد الصيانة.