نازل مارپیچی | ریخته گری & راه حل های اسپری دقیق

1. مقدمه

یک نازل مارپیچی قوی است, اتمیزرهای کم مصرف که یک کنترل شده را ایجاد می کنند, اسپری با زاویه دید وسیع با استفاده از معابر داخلی مارپیچ/مارپیچ به جای اتاق های چرخشی معمولی یا چند قطب.

آنها در جایی که پوشش گسترده ای داشته باشند دارای امتیاز هستند, مقاومت در برابر گرفتگی و طیف قطرات قابل پیش بینی مورد نیاز است - نمونه ها شامل خنک کننده, رطوبت, سرکوب گرد و غبار, نردبان, و اسپری فله در صنعت سنگین.

2. نازل مارپیچی چیست?

بوها مارپیچ نازل یک دستگاه اسپری است که یک مخروط کنترل شده تولید می کند, مخروط, یا اسپری فن با مجبور کردن مایعات از طریق مارپیچ (مارپیچ) گذرگاه داخلی.

به جای یک دهانه مستقیم یا یک محفظه چرخش کلاسیک, مایع کار در امتداد یک کانال مارپیچ هدایت می شود تا حرکت محوری به تدریج به حرکات محیطی تبدیل شود; مایع به عنوان یک برگه چرخان یا چندین جت هماهنگ که به قطرات شکسته می شوند ، خارج می شوند.

نازل های مارپیچی برای پوشش گسترده, پایداری الگوی و مقاومت نسبی در برابر گرفتگی.

انواع مختلف

• مخروطی تمام مخروط - تولید پر شده (محکم) مخروط برای پوشش منطقه یکنواخت.
• مخروط توخالی مارپیچ - یک حلقوی تولید می کند (حلقه) اسپری با خلاء مرکزی.
• فن مارپیچی / بافنده - هندسه تنظیم شده برای به دست آوردن اسپری مسطح گسترده برای نقاله یا شستشوی کمربند.
• درج کردن & انواع کارتریج - درج های مارپیچی قابل تعویض برای سرویس دهی و تغییر سریع در یک بدن استاندارد نصب شده است.

خصوصیات اصلی & دامنه های معمولی (راهنمایی مهندسی)

• فشار عملیاتی: به طور معمول 1-40 بار برای بسیاری از نازل های مارپیچی صنعتی (برخی از طرح های سنگین که به فشارهای بالاتر رتبه بندی شده اند).
• میزان جریان: تقریباً 0.1–200 l/min در هر نازل بسته به اندازه و ΔP.
• زاویه اسپری:15° -170 درجه (وابسته به هندسه); از طرح های مارپیچی اغلب در هنگام زاویه های بسیار گسترده استفاده می شود (تا 160 درجه پوند) لازم هستند.
• قطر قطره متوسط (DV50): به طور معمول 20-500 میکرومتر - فشار بالاتر و لب های واضح تر قطرات ظریف تر می دهد.
• ابعاد کانال: عرض/عمق کانال معمولاً 0.3-3 میلی متر; کانال های کوچکتر اتمی سازی دقیق تری را فراهم می کنند اما باعث افزایش حساسیت به گرفتگی می شوند.
• مواد معمولی: فولادهای ضد زنگ (304/316), برنج/برنز, آلیاژهای دوبلکس; درج سرامیکی یا درج HVOF برای خدمات ساینده.

یادداشت: این محدوده ها نشانگر هستند - از منحنی های تولید کننده Q در مقابل ΔP, نقشه های اسپری و داده های DV50 برای انتخاب اندازه صحیح برای یک برنامه خاص.

3. نازل مارپیچ چگونه کار می کند?

• تهویه ورودی: مایع تحت فشار وارد ورودی مارپیچ می شود و از کانال مارپیچ پیروی می کند.
  مارپیچ به تدریج حرکت محوری را به حرکت در محیط با تولید تلاطم محدود در مقایسه با ورودی های مماس ناگهانی تبدیل می کند.
• ورق/تشکیل جت: مایع در امتداد لب مارپیچ به عنوان یک برگه چرخان یا چندین جت هماهنگ که در یک مخروط یا فن منسجم ادغام می شوند ، خارج می شود.
  پروفایل تداوم و سرعت ضخامت ورق اولیه را تعیین می کند.
• تجزیه به قطرات: یک بار در هوای محیط, ورق/جت تحت برشی آیرودینامیکی و ریلی -تیلور قرار می گیرد / ناپایداری های کلوین -هلمولتز و شکسته شدن به قطرات.
  سرعت خروج بالاتر (از فشار بالاتر) قطرات ریزتر.
• جریان خودکشی: هندسه های مارپیچی اغلب جریان پایدار را بر روی یک باند فشار گسترده ایجاد می کنند زیرا مسیر مارپیچ توزیع شده نسبت به انسداد و آشفتگی های جزئی حساسیت کمتری دارد.

پارامترهای فیزیکی کلیدی: شماره رینولدز (دوباره) در کانال, شماره وبر (ما) و ضخامت ورق محلی (حرف) حاکم بر شکستن و اندازه قطرات معمولی DV50.

4. مواد, متالورژی و مقاومت در برابر سایش (نازل های مارپیچی)

نازل های مارپیچی در محیط های هیدرولیکی تهاجمی فعالیت می کنند: سرعت زیاد محلی, مایعات مجهز به ذرات, دوچرخه سواری حرارتی و حمله شیمیایی.

بنابراین انتخاب مواد و مهندسی سطح عمر خدمات را تعیین می کند, هزینه نگهداری و چرخه عمر بسیار بیشتر از قیمت خرید اسمی.

پوشیدن & مکانیسم های تخریب

• ساینده / فرسایش ذرات: ذرات جامد (ماسه, اندازه, چاک) روی سطوح لب/کانال ضربه بزنید; خشن → قطرات بزرگتر و تحریف الگوی.
• حمله فرسایش- (ترکیبی): خوردگی ماتریس را تضعیف می کند تا ذرات سریعتر مواد را از بین ببرند. مشترک در شور, جریانهای اسیدی یا کلر.
• حفره / بخار فروپاشی: تشکیل بخار محلی و فروپاشی نزدیک لبه های برشی بالا باعث از بین رفتن و از بین رفتن سریع مواد می شود.
• ناراضی / خستگی مکانیکی: بارگذاری چرخه ای در رابط های نصب یا لب های نازک ممکن است شکسته و همبستگی داشته باشد.
• شوک حرارتی / پراکنده: نوسانات سریع دما باعث لایه لایه شدن روکش یا ترک خوردگی سرامیکی می شود.
• رسوب / رسوب شیمیایی: اندازه, فیلم های پلیمر یا بیولوژیکی عبور آزاد را کاهش داده و اتم را تغییر می دهند.

درک اینکه کدام یک از موارد فوق در خدمات شما حاکم است و مواد شما را انتخاب می کند.

گزینه های ماده پایه

مهندسی سطحی & پوشش

• HVOF تنگستن-کربید/کبالت (WC-Co) پوشش - متراکم, مقاوم در برابر سایش بسیار. بهترین برای سرعت بالا, جریان ساینده (به عنوان مثال, نردبان, معادن).
  دامنه ضخامت کاربردی معمولی: 50-300 میکرومتر.
• نیکل الکترول (درج کردن) - پوشش یکنواخت در هندسه های پیچیده; خوردگی خوب + مقاومت در برابر سایش متوسط.
  ضخامت معمولی: 8-30 میکرومتر. از محل خوردگی و ماده اصطکاک کم استفاده کنید.
• DLC (کربن مانند الماس) - اصطکاک فوق العاده کم, برای مایعات مستعد چسباندن خوب است; نازک (چند میکرومتر) و بهترین برای مناطق تماس کوچک (پنالتی, لب).
• روکش های سرامیکی / درج های سرامیکی بریده شده (الحس, باکره) - برای سایش شدید; به عنوان درج فداکاری در لب/کانال خروجی استفاده کنید.
  خلوص سرامیک (92-99 ٪ Al₂o₃) معمول است.
• PTFE / روکش های فلوروپلیمر - کاهش رسوب و چسبندگی (خوب در چسبناک, مایعات پلیمریزاسیون); مقاومت در برابر سایش محدود. ضخامت معمولی: 20-50 میکرومتر.
• آبکاری کروم سخت - فناوری قدیمی تر برای مقاومت در برابر سایش; برای پیوند بهتر و سایش اغلب توسط HVOF WC-CO جایگزین می شود.

نکته انتخاب: یک بستر مقاوم در برابر سایش را ترکیب کنید (به عنوان مثال, دوبلکس ضد زنگ) با یک پوشش محافظ در مناطق بدترین لباس (لب, ورودی کانال).

5. روش های تولید نازل های مارپیچی

نازل های مارپیچی برای تولید یک اسپری مخروطی توخالی ثابت به هندسه دقیقی نیاز دارند.

روش تولید انتخاب شده به طور مستقیم بر دقت بعدی تأثیر می گذارد, کیفیت سطح, دوام, و هزینه.

ریخته گری

• فرآیند: آلیاژ مذاب در قالبهای ماسه ای با پیوند رزین یا از طریق الگوهای ریخته شده ریخته می شود.
• مزایا: مقرون به صرفه برای اندازه های بزرگ (DN 50 میلی متر), مناسب برای کاربردهای صنعتی با حجم بالا.
• محدودیت ها: زبری سطح (RA 6-12 میکرومتر) و انحرافات بعدی نیاز به ماشینکاری ثانویه دارد.
• برنامه: برج های خنک کننده, سنگفرش دودکش, تخلیه.

ریخته گری سرمایه گذاری (روند موم از دست رفته)

• فرآیند: الگوهای موم با دوغاب سرامیکی پوشانده شده است, موعقی, و پر از آلیاژ مذاب.
• مزایا: دقت عالی و پایان سطح (RA 3-6 میکرومتر), حداقل ماشینکاری مورد نیاز است.
• محدودیت ها: هزینه بالاتر, محدودیت های اندازه (300 میلی متر).
• برنامه: گیاهان شیمیایی, سیستم های اسپری دریایی, حفاظت از آتش.

ماشینکاری CNC

• فرآیند: هندسه مارپیچی مستقیماً از سهام نوار یا خالی ریخته گری با استفاده از 7-5 محور CNC MILLING بریده می شود; EDM برای آلیاژهای سخت.
• مزایا: با دقت بالا (01/0 میلی متر), تکرارپذیری, و انعطاف پذیری برای تغییرات طراحی.
• محدودیت ها: زباله های مادی و هزینه بالاتر برای مارپیچ های پیچیده.
• برنامه: هوافضا, داروهای دارویی, سیستم های اتمی سازی بحرانی.

تولید افزودنی (3D چاپ)

• فرآیند: پودر فلزی (316سعادت, ناله, TI-6AL-4V) لایه به لایه ذوب شده از طریق SLM/DML.
• مزایا: هندسه های پیچیده را از طریق ریخته گری غیرممکن می کند; نمونه سازی سریع و سفارشی سازی.
• محدودیت ها: هزینه تولید بالا; نیاز به پردازش پس از (به عنوان مثال, برق).
• برنامه: طرح های سفارشی/نصب شده, حرف&د, پاشش دارویی.

فشار سرامیکی & پخت

• فرآیند: پودرهای آلومینا یا سیلیکون کاربید در >1,500درجه سانتیگراد.
• مزایا: سختی استثنایی و مقاومت در برابر سایش, عمر طولانی در محیط های ساینده.
• محدودیت ها: شکننده; معمولاً به عنوان درج به جای اجسام نازل کامل اعمال می شود.
• برنامه: معادن, نزول, دست زدن به دوغاب ساینده.

کنترل کیفیت

• بازرسی بعدی: دستگاه های اندازه گیری مختصات (CMMS) نمونه 5% از نازل در هر دسته, تأیید عمق کانال, زمین, و قطر خروجی در برابر نقشه های نصب شده.
• تست جریان: هر نازل در آزمایش می شود 3, 10, وت 30 نوار برای اطمینان از مشخصات سرعت جریان (± 2 ٪ انحراف).
• تجزیه و تحلیل الگوی اسپری: دوربین های با سرعت بالا (1,000 fps) و سیستم های پراش لیزر (ISO 13320) اندازه و یکنواختی قطرات را تأیید کنید. <85% رد می شوند.

6. مزایا و محدودیت های نازل های مارپیچی

مزایا

• زاویه های اسپری گسترده و پوشش یکنواخت با هندسه نسبتاً ساده.
• مقاومت در برابر گرفتگی زیاد در مقایسه با نازل های مخروطی توخالی چند میکرو- گرم.
• دوام: کانال مارپیچ استرس را توزیع می کند و فرسایش موضعی را کاهش می دهد.
• عملکرد استن: پایداری الگوی در یک باند فشار گسترده.
• قابلیت سرویس: درج های قابل تعویض یا کارتریج های مارپیچی نگهداری را ساده می کنند.

محدودیت ها

• محدودیت طیف قطرات: در حالی که همه کاره, نازل های مارپیچی ممکن است به اتمی سازی فوق العاده نپردازند (زیر 50 میکرومتر) از نازل های تخصصی مخروط توخالی پر فشار.
• پیچیدگی: تحمل های مارپیچ محکم می تواند برای کانال های بسیار کوچک خواستار و پرهزینه باشد.
• حساسیت طراحی: هندسه لب خروج بسیار مهم است - پایان دادن به لب یا برآمدگی به طرز چشمگیری اتمیزاسیون را تغییر می دهد.
• برای مایعات بسیار چسبناک ایده آل نیست مگر اینکه گرم شود یا به طور خاص پروفایل شود.

7. کاربردهای صنعتی نازل های مارپیچی

• نردبان & پردازش فلزی: پیوسته, اسپری پوشش گسترده برای از بین بردن مقیاس و خنک کننده.
• برج های خنک کننده & خنک کننده تبخیر: زاویه های اسپری گسترده برای به حداکثر رساندن منطقه تماس و تبخیر.
• سرکوب گرد و غبار & کنترل ذرات: اسپری های محیطی در امکانات معدن/سیمان.
• رطوبت / گلخانه های گلخانه ای: پوشش گسترده پایدار با فشارهای متوسط.
• حفاظت از آتش (انواع خاص): نازل های بزرگتر مارپیچی که در سیستم های گلدان و کولرهای اسپری مورد استفاده قرار می گیرند.
• پردازش شیمیایی & اسکراب: جایی که حتی پوشش و مقاومت در برابر خوردگی نیز لازم است.

8. حالت های شکست مشترک, عیب یابی, و کاهش

9. مقایسه با سایر انواع نازل

10. پایان

نازل های مارپیچ یک خانواده همه کاره از اتمیزرهای صنعتی هستند که تعادل دارند پوشش گسترده, مقاومت در برابر گرفتگی, و عملیات قوی.

هندسه داخلی مارپیچ آنها مزایایی در سرویس دهی و ثبات نسبت به بسیاری از طرح های متداول در دهانه فراهم می کند, به خصوص در محیط های صنعتی خشن.

انتخاب صحیح نیاز به توجه به خصوصیات سیال دارد, دامنه فشار, حداقل عبور آزاد و سازگاری مواد.

پیشرفت در ساخت و روکش ها همچنان توانایی نازل مارپیچ را در برنامه های کاربردی بیشتر گسترش می دهد.

متداول

چرا نازل مارپیچی را انتخاب کنید

• خوب پایداری الگوی در یک باند فشار گسترده.
• تحمل گرفتگی بالاتر بیش از بسیاری از نازل های مخروطی توخالی میکرو با استفاده از مسیر مارپیچ جریان را توزیع می کند و اغلب دارای حداقل معابر آزاد بزرگتر است.
• پوشش گسترده قابلیت با یک نازل واحد (تعداد نازل را کاهش می دهد).
• درج قابل تعویض طرح ها تعمیر و نگهداری و کاهش هزینه چرخه عمر را در محیط های فرسایش ساده تر می کنند.

نازل های مارپیچ حساس هستند?

برخی از طرح ها تحمل هر جهت دارند; دیگران برای حفظ تقارن به یک جهت گیری عمودی نیاز دارند. با سازنده تأیید کنید.

آیا نازل های مارپیچی می توانند دوغاب را کنترل کنند?

بله - آنها معمولاً برای دوغاب و نزول استفاده می شوند. هندسه های کانال بزرگتر و مواد سخت را انتخاب کنید (HVOF, سرامیک) برای سرویس دوغاب ساینده.

آیا نازل های مارپیچی به فشار دهنده های بالادست خاص نیاز دارند?

بله - استریلرهایی را مشخص کنید که حداکثر باز شدن مش آنها است 1/3 از کوچکترین عرض کانال مارپیچ برای جلوگیری از انسداد در حالی که متعادل کردن فرکانس نگهداری است.