Spiraldyse | Brugerdefineret casting & Præcisionssprayopløsninger

1. Indledning

En spiraldyse er en robust, forstøvningsforstærkere med lav vedligeholdelse, der skaber en kontrolleret, Ofte vidvinkelspray ved hjælp af spiralformede/spiral interne passager snarere end konventionelle virvelvirksomheder eller flere åbninger.

De er værdsatte, hvor bred dækning, tilstopningsmodstand og forudsigelige dråbe -spektre er påkrævet - eksempler inkluderer afkøling, BUFTIFIKATION, Støvundertrykkelse, Descaling, og bulksprøjtning i tung industri.

2. Hvad er en spiraldyse?

EN spiralformet dyse er en sprayenhed, der producerer en kontrolleret kegle, Fuldkegle, eller ventilatorspray ved at tvinge væske gennem en spiralformet (spiralformet) intern passage.

I stedet for en enkelt lige åbning eller et klassisk virvelkammer, Arbejdsvæsken styres langs en spiralkanal, så aksial momentum gradvist omdannes til en omkredsende bevægelse; Væsken udgår som et roterende ark eller flere synkroniserede jetfly, der bryder ind i dråber.

Spiraldyser er værdsat for bred dækning, Mønsterstabilitet og relativ modstand mod tilstopning.

Varianter

• Spiral fuld kegle - producerer en fyldt (solid) kegle til ensartet dækning.
• Spiral Holl-kegle - producerer en ringformet (ring) Spray med et centralt tomrum.
• Spiralventilator / fladspray - Geometri indstillet til at give en bred flad spray til transportør eller bæltevask.
• Indsæt & patrontyper - Udskiftelige spiralindsatser monteret i et standardlegeme til service og hurtig overgang.

Nøgleegenskaber & Typiske intervaller (Ingeniørvejledning)

• Driftspress: typisk 1–40 bar For mange industrielle spiraldyser (Nogle tunge designs vurderet til højere pres).
• Strømningshastighed: groft 0.1–200 l/min pr. Dyse afhængig af størrelse og ΔP.
• Sprøjtvinkel:15° –170 ° (Geometriafhængig); Spiraldesign bruges ofte, når der er meget brede vinkler (op til ~ 160 °) kræves.
• Median dråbediameter (DV50): typisk 20–500 um - Højere pres og skarpere læber giver finere dråber.
• Kanaldimensioner: Kanalbredder/dybder ofte 0.3–3 mm; Mindre kanaler giver finere forstøvning, men øger tilstopningsfølsomheden.
• Typiske materialer: Rustfrit stål (304/316), Messing/bronze, Duplex -legeringer; Keramiske eller HVOF-coatede indsatser til slibende tjenester.

Note: Disse intervaller er vejledende - brug producent Q vs ΔP -kurver, Sprøjtekort og DV50 -data for at vælge den rigtige størrelse til en given applikation.

3. Hvordan spiraldysen fungerer?

• Indløbskonditionering: Væsketryk kommer ind i spiralindløbet og følger den spiralformede kanal.
  Spiralen konverterer gradvist aksial momentum til en omkredsende momentum med begrænset turbulensgenerering sammenlignet med pludselige tangentielle indløb.
• Sheet/jetformation: Væsken udgår langs spirallæben som et roterende ark eller flere synkroniserede jetfly, der smelter sammen til en sammenhængende kegle eller ventilator.
  Kontinuitets- og hastighedsprofilerne sætter den indledende arktykkelse.
• Sammenbrud i dråber: En gang i omgivende luft, Ark/jet gennemgår aerodynamisk forskydning og Rayleigh - Taylor / Kelvin - Helmholtz -ustabiliteter og bryder ind i dråber.
  Højere udgangshastighed (fra højere tryk) → Finer dråber.
• Selvstabiliserende strømning: Spiralgeometrier producerer ofte stabil strømning over et bredt trykbånd, fordi den distribuerede spiralformede sti er mindre følsom over for mindre forhindringer og forstyrrelser.

Nøgle fysiske parametre: Reynolds -nummer (Re) i kanalen, Weber -nummer (Vi) og lokal pladetykkelse (t) Regering af sammenbrud og typiske DV50 -dråbestørrelser.

4. Materialer, Metallurgi og slidstyrke (Spiraldyser)

Spiraldyser fungerer i aggressive hydrauliske miljøer: Høje lokale hastigheder, partikelbelastede væsker, Termisk cykling og kemisk angreb.

Valg af materielle og overfladeudvikling bestemmer derfor levetid, Vedligeholdelsescadence og livscyklus koster langt mere end den nominelle købspris.

Slid & Nedbrydningsmekanismer

• Slibende / partikelformig erosion: faste partikler (sand, skala, Grit) Impine på læbe/kanaloverflader; Roughening → Større dråber og mønsterforvrængning.
• Erosivt - korrosivt angreb (Kombineret): Korrosion svækker matrixen, så partikler fjerner materialet hurtigere. Almindelig i saltvand, Sure eller klorerede vandløb.
• Kavitation / Damp kollaps: Lokal dampdannelse og sammenbrud nær kanter med høj forskydning forårsager pitting og hurtigt materiale tab.
• Fretting / Mekanisk træthed: Cyklisk belastning ved monteringsgrænseflader eller tynde læber kan revne/sammenkalde.
• Termisk chok / Spallation: Rapid temperatursvingninger forårsager coating delaminering eller keramisk revner.
• Begroing / Kemisk afsætning: skala, Polymer eller biologiske film reducerer fri passage og ændrer forstøvning.

Forståelse af, hvilken af ​​ovenstående dominerer i dit serviceguider materiale og valg af belægning.

Basismaterialeindstillinger

Overfladeteknik & Overtræk

• HVOF wolfram-karbid/kobolt (WC-CO) overtræk - tæt, Ekstremt slidbestandig. Bedst til høj hastighed, Slibende strømme (F.eks., Descaling, minedrift).
  Typisk anvendt tykkelsesområde: 50–300 um.
• Elektroløs nikkel (Enp) - Ensartet dækning i komplekse geometrier; God korrosion + Moderat slidstyrke.
  Typisk tykkelse: 8–30 um. Brug hvor korrosion og lav friktion betyder noget.
• DLC (diamantlignende kulstof) - Ultra lav friktion, God til sticking-udsatte væsker; tynd (et par um) Og bedst til små kontaktområder (Pintles, læber).
• Keramiske overlays / Loddede keramiske indsatser (Al₂o₃, Sic) - til ekstrem slid; Brug som offerindsats ved udgangslæben/kanalen.
  Keramisk renhed (≥92–99% al₂o₃) er almindelig praksis.
• Ptfe / Fluoropolymerbelægninger - Reducer begroing og vedhæftning (Godt i klistret, polymeriserende væsker); Begrænset slidstyrke. Typisk tykkelse: 20–50 um.
• Hard Chrome Plettering - Ældre teknologi til slidstyrke; Udskiftet ofte af HVOF WC-CO for bedre bindings- og slidegenskaber.

Valg tip: Kombiner et slidbestandigt underlag (F.eks., Duplex rustfrit) med et beskyttende overlay i de værste slid zoner (læbe, Kanalindgang).

5. Fremstillingsmetoder til spiraldyser

Spiraldyser kræver præcis geometri for at generere en konsekvent hul kegle spray.

Den valgte fremstillingsmetode påvirker direkte dimensionel nøjagtighed, overfladekvalitet, holdbarhed, og omkostninger.

Sandstøbning

• Behandle: Smeltet legering hældes i silica eller harpiksbundet sandforme formet via mønstre.
• Fordele: Omkostningseffektivt for store størrelser (Dn ≥ 50 mm), Velegnet til industrielle applikationer med høj volumen.
• Begrænsninger: Overflades ruhed (RA 6–12 um) og dimensionelle afvigelser kræver sekundær bearbejdning.
• Applikationer: Køletårne, røggas desulfurisering, Afsaltning.

Investeringsstøbning (Lost-Wax-processen)

• Behandle: Voksmønstre er belagt med keramisk opslæmning, Dewaxed, og fyldt med smeltet legering.
• Fordele: Fremragende nøjagtighed og overfladefinish (RA 3-6 um), Minimal bearbejdning kræves.
• Begrænsninger: Højere omkostninger, Størrelsesbegrænsninger (≤300 mm).
• Applikationer: Kemiske planter, Marine spray -systemer, brandbeskyttelse.

CNC -bearbejdning

• Behandle: Spiralgeometri er skåret direkte fra barbestand eller støbte emner ved hjælp af 3-5 akse CNC -fræsning; EDM for hårde legeringer.
• Fordele: Høj præcision (± 0,01 mm), gentagelighed, og fleksibilitet til designændringer.
• Begrænsninger: Materielt affald og højere omkostninger for komplekse spiraler.
• Applikationer: Rumfart, Farmaceutiske stoffer, Kritiske atomiseringssystemer.

Additivfremstilling (3D Udskrivning)

• Behandle: Metalpulvere (316L, Inkonel, Ti-6al-4v) Fused lag-for-lag via SLM/DMLS.
• Fordele: Aktiverer komplekse geometrier umulige via casting; Hurtig prototype og tilpasning.
• Begrænsninger: Høje produktionsomkostninger; Kræver efterbehandling (F.eks., Elektropolering).
• Applikationer: Brugerdefinerede/OEM -design, R&D, Farmaceutisk sprøjtning.

Keramisk presning & Sintring

• Behandle: Aluminiumoxid eller siliciumcarbidpulvere presset og sintret ved >1,500° C..
• Fordele: Enestående hårdhed og slidstyrke, lang levetid i slibemiljøer.
• Begrænsninger: Skør; Normalt påført som indsatser snarere end fulde dysekroppe.
• Applikationer: Minedrift, Stålafskalning, Slibende gyllehåndtering.

Kvalitetskontrol

• Dimensionel inspektion: Koordinering af målemaskiner (CMMS) prøve 5% af dyser pr. Batch, Bekræftelse af kanaldybde, Pitch, og udløbsdiameter mod OEM -tegninger.
• Flowtest: Hver dyse testes ved 3, 10, og 30 Bar for at sikre, at strømningshastigheden matcher specifikationer (± 2% afvigelse).
• Sprøjtemønsteranalyse: Højhastighedskameraer (1,000 FPS) og laserdiffraktionssystemer (ISO 13320) Valider dråbestørrelse og ensartethed - ikke noget med UC <85% afvises.

6. Fordele og begrænsninger af spiraldyser

Fordele

• Brede sprayvinkler og ensartet dækning med relativt enkel geometri.
• Høj tilstopningsmodstand Sammenlignet med hule kegle-dyser med flere mikro-loven.
• Holdbarhed: Spiralkanal distribuerer stress og reducerer lokal erosion.
• Steening -præstation: Mønsterstabilitet på tværs af et bredt trykbånd.
• Servicabilitet: Udskiftelige indsatser eller spiralpatroner forenkler vedligeholdelse.

Begrænsninger

• Droplet -spektrumgrænser: Mens alsidig, Spiraldyser opnår muligvis ikke den ultra-fine atomisering (Under 50 um) af specialiserede højtrykshul kegle-hvirveldyser.
• Fremstilling af kompleksitet: Stramme spiraltolerancer kan være krævende og dyre for meget små kanaler.
• Designfølsomhed: Udgangslipgeometri er kritisk - dårlig læbefinish eller burrs skifter dramatisk atomisering.
• Ikke ideel til ekstremt viskøse væsker medmindre opvarmet eller specielt profileret.

7. Industrielle anvendelser af spiraldyser

• Descaling & metalbehandling: sammenhængende, Spray med bred dækning til fjernelse af skala og afkøling.
• Køletårne & Fordampningskøling: Brede sprayvinkler til maksimering af kontaktområde og fordampning.
• Støvundertrykkelse & Partikulær kontrol: Perimeter spray i minedrift/cementfaciliteter.
• BUFTIFIKATION / Greenhouse Misting: stabil bred dækning med beskedent pres.
• Brandbeskyttelse (Særlige varianter): Større spiraldyser, der bruges i oversvømmelsessystemer og sprøjtekøler.
• Kemisk behandling & skrubbere: hvor der kræves endda dækning og korrosionsbestandighed.

8. Fælles fejltilstande, Fejlfinding, og afbødning

9. Sammenligning med andre dysetyper

10. Konklusion

Spiraldyser er en alsidig familie af industrielle forstøver, der balanserer bred dækning, tilstoppes modstand, og robust operation.

Deres spiralformede interne geometri giver fordele ved brugbarhed og stabilitet i forhold til mange konventionelle åbningsdesign, Især i hårde industrielle miljøer.

Korrekt valg kræver opmærksomhed på væskeegenskaber, trykområde, Minimum fri passage og materialekompatibilitet.

Fremskridt inden for fremstilling og belægninger fortsætter med at udvide spiraldysekapaciteten til mere krævende applikationer.

FAQS

Hvorfor vælge en spiraldyse

• God Mønsterstabilitet på tværs af et bredt trykbånd.
• Højere tilstoppetolerance end mange mikro-villy hule-kegle-dyser, fordi spiralstien distribuerer flow og har ofte større minimumsfri gratis passager.
• Bred dækning kapacitet med en enkelt dyse (Reducerer dystælling).
• Udskiftelig indsats Design forenkler vedligeholdelse og lavere livscyklusomkostninger i erosive miljøer.

Er spiraldyser orienteringsfølsomme?

Nogle designs er tolerante over for enhver orientering; Andre kræver en lodret orientering for at opretholde symmetri. Bekræft med producenten.

Kan spiraldyser håndtere slurrier?

Ja - de bruges ofte til slurrier og afskalning. Vælg større kanalgeometrier og hårde materialer (HVOF, keramik) Til slibende opslæmningstjeneste.

Kræver spiraldyser specielle opstrøms siltere?

Ja - angiv siltere, hvis maksimale mesh -åbning er ≤ 1/3 af den mindste spiralkanalbredde for at forhindre blokering under afbalancering af vedligeholdelsesfrekvens.