Buse à cône creuse | Casting de précision & Solutions OEM

1. Introduction

La buse à cône creuse est un composant à atomise fluide hautement spécialisée qui joue un rôle indispensable dans les industries nécessitant atomisation fine, Rapports de surface / volume élevés, et un contact gaz-liquide efficace.

Contrairement aux conceptions de cône complet ou de ventilateurs plats, Les buses de cône creuse génèrent un modèle de pulvérisation annulaire avec des gouttelettes relativement petites concentrées le long d'une bande circulaire, quitter l'axe central relativement sec.

Cela en fait le choix préféré pour humidification, refroidissement évaporatif, lavage, pulvérisation des pesticides, et les processus de combustion.

2. Qu'est-ce qu'une buse à cône creuse?

UN cône creux ajutage est un dispositif de pulvérisation conçu par la précision conçu pour transformer un flux liquide en un, motif de pulvérisation en forme de bague.

Contrairement aux buses de cône complètes, qui distribuent des gouttelettes sur l'ensemble du volume de cône, Droplettes liquides de concentré de buse à cône creuse principalement le long du anneau périphérique, quitter le centre relativement sec.

Cette géométrie unique les rend particulièrement efficaces dans les applications nécessitant atomisation fine, évaporation rapide, et de grandes surfaces d'interaction gazier.

Principe de travail

L'opération fondamentale d'une buse à cône creuse repose sur le induction de tourbillon liquide:

• Induction tourbillonnante: Le fluide entre dans le corps de la buse à travers un ou plusieurs canaux tangentiels, rainures hélicoïdales, ou un insert de tourbillon.
• Formation de vortex: Le liquide acquiert un moment angulaire, formant un film liquide rotatif rapidement à l'intérieur de la chambre tourbillonnante.
• Formation de feuilles: Comme le liquide sort par un orifice usiné précisément, il se propage vers l'extérieur en raison de la force centrifuge, Création d'une fine feuille de liquide annulaire.
• Atomisation: Cette feuille se brise sous cisaillement aérodynamique et instabilités de tension en surface, formant un anneau de gouttelettes fines dans un motif conique.

Définition des caractéristiques

• Pulvériser la géométrie: Conique avec un intérieur creux, généralement avec des angles de 40° à 140 °.
• Taille des gouttelettes: Atomisation fine, Souvent dans le 10–200 μm, en fonction de la pression et de la conception de buse.
• Distribution: Densité de gouttelettes uniformes le long du périmètre du cône, Idéal pour les processus nécessitant une couverture périphérique uniforme.
• Hydrodynamique: Nombres de Weber élevés (Nous > 100) Dans les plages de fonctionnement, confirment que la rupture des gouttelettes est dominée par les forces inertiales plutôt que par la tension de surface.

Pourquoi la forme «creux» est importante

• Refroidissement & Humidification: Maximise la surface pour le transfert de chaleur et de masse.
• Séchage par pulvérisation & Combustion: Améliore le taux d'évaporation en raison de gouttelettes plus petites.
• Lavage & Traitement au gaz: Assure une efficacité de contact élevée dans les systèmes d'absorption.

3. Pulvériser la physique & Métriques de performance

Mesures clés

• Angle de pulvérisation (40° –140 °): Définit la largeur de la couverture.
• Débit (Q): Régi par le diamètre de l'orifice et différentiel de pression (Q ∝ √Δp).
• Taille des gouttelettes (D32, VMD): Généralement 10 à 200 μm, crucial pour l'évaporation et le contrôle de la dérive.
• Uniformité de distribution: Détermine à quel point le liquide est déposé uniformément le long de l'anneau annulaire.
• Force d'impact: Modéré par rapport aux ventilateurs plats ou aux cônes pleins, les rendre adaptés au refroidissement et à l'humidification mais pas au nettoyage robuste.

Insight de dynamique des fluides

Aux pressions opérationnelles ci-dessus 5 bar, Les numéros de Reynolds dépassent 10⁴, Assurer des conditions turbulentes.

Le Numéro de Weber (rapport des forces de tension inertielle à surface) dépasse souvent 100, confirmant que Les forces aérodynamiques dominent la rupture, céder à une amende, gouttelettes stables.

4. Matériels & Considérations de métallurgie

5. Types et géométries internes de buses de cône creux

La buse à cône creuse peut être largement classée par la façon dont ils génèrent le flux tourbillonnant qui forme le spray annulaire.

Le choix de la géométrie interne détermine l'angle de pulvérisation, taille des gouttelettes, résistance au sabot, et les performances globales.

Buses en spirale

• Conception: Utilise une rainure en spirale continue ou une rainure hélicoïdale usinée dans le corps de la buse.
  Liquide coule le long du chemin en spirale, se briser dans de beaux ruisseaux à chaque bord, qui forment collectivement un spray à cône creux. Aucune chambre de tourbillon dédiée n'est requise, rendre le design simple mais très efficace.
• Caractéristiques: Angle de pulvérisation extrêmement large (jusqu'à 180 °); Pas de chambre de tourbillon interne.
• Avantages: Colmatage minimal; gère bien les liquides et les boues sales.
• Applications: Lavage à gaz, tours de refroidissement, suppression des incendies, contrôle de la poussière.

Buses de tourbillon axial

• Conception: Intègre une chambre tourbillonnante positionnée directement derrière l'orifice de sortie.
  Le liquide entre axialement et est guidé dans la rotation par des rainures en spirale ou un insert de tourbillon, Création d'un vortex avant la décharge.
  La géométrie de la chambre (cylindrique ou conique) contrôle l'uniformité des pulvérisation et la taille des gouttelettes.
• Caractéristiques: Bien défini, Spray à cône creux mince avec une taille de gouttelettes fines.
• Avantages: Uniformité élevée, couverture précise; géométrie compacte.
• Applications: Réacteurs chimiques, humidification, séchage par pulvérisation.

Buses d'entrée tangentielles

• Conception: Propose un ou plusieurs ports d'entrée tangentiels sur le côté de la buse, Forcer le liquide à tourner rapidement à l'intérieur d'une chambre tourbillonnante cylindrique.
  Le vortex résultant sort par un orifice rond, formant un motif de cône creux. La taille et le nombre de ports tangentiels dictent la stabilité du flux et la distribution des gouttelettes.
• Caractéristiques: Vortex fort avec cisaillement élevé, Produire une distribution de gouttelettes étroites.
• Avantages: Modèle de pulvérisation très stable; efficace avec des liquides de viscosité faible à moyenne.
• Applications: Refroidissement au gaz, pulvérisation des pesticides, revêtement de surface.

De type de galerie (Insérer) Buts

• Conception: Emploie un insert de palette interne amovible positionné avant l'orifice de la buse. La palette a plusieurs emplacements ou lames inclinés qui confèrent un mouvement tourbillon contrôlé au liquide.
  Géométrie de la galerie (Largeur de l'emplacement, angle, compter) influence directement l'angle de pulvérisation et la taille des gouttelettes, et les inserts peuvent être échangés pour personnaliser les performances.
• Caractéristiques: Taille des gouttelettes réglables par géométrie de palette; orifice facilement remplaçable.
• Avantages: Design utilisable; performance sur mesure; maintenance plus facile.
• Applications: Transformation des aliments, Désulfurisation des gaz de combustion (FGD), refroidissement de précision.

Buses de cône creux multi-orifices

• Conception: Se compose de plusieurs petits orifices disposés circonférentiellement autour de la face de la buse.
  Chaque orifice émet un jet fin qui fait partie du spray global à cône creux, combinant en un motif annulaire uniforme.
  La conception permet la mise à l'échelle de la capacité de débit en ajustant simplement le nombre et la taille de l'orifice.

  

• Caractéristiques: Débit élevés avec des flux de gouttelettes distribués.
• Avantages: Bonne redondance; continue de fonctionner même si un orifice obstruent.
• Applications: Refroidissement à haute capacité, irrigation à grande échelle, suppression des incendies.

6. Méthodes de fabrication et commandes de qualité des buses de cône creuse

Méthodes de fabrication

Casting de précision

• Processus: Usages casting d'investissement (cire perdue) ou coulée de sable de précision. Un modèle de cire de la buse est fabriqué, recouvert de suspension en céramique, Puis fondu pour former une cavité de moisissure.
  Alliage en fusion (Par exemple, acier inoxydable, Hastelloy, ou céramique) est versé, solidifié, et fini par l'usinage ou le broyage.
• Avantages: Capable de produire des chambres tourbillonnantes internes complexes et de grandes, Designs une pièce; Excellent pour les environnements à haute température ou corrosifs.
• Applications: Scurpateurs de production d'électricité, réacteurs chimiques, et tours de refroidissement à grande échelle.

Usinage CNC

• Processus: Commence par un stock de barres solides ou des blancs forgés. Multi-axes CNC tournant et fraisage Les machines coupent des géométries précises, y compris l'orifice, places de galerie, et Swirl Chamber.
  Le polissage final et le rasage éliminent les bavures et assurent des tolérances étroites (± 0,01 mm).
• Avantages: Précision dimensionnelle élevée, Excellente répétabilité, et flexibilité pour bas- à la production de volume moyen.
• Applications: Séchage par pulvérisation pharmaceutique, Points d'assainissement de la nourriture, refroidissement de la turbine à gaz.

Métallurgie de la poudre & Frittage

• Processus: Fines poudres de métaux (acier inoxydable, carbure de tungstène) ou céramique (alumine, zircone) sont pressés dans un dé (200–800 MPA), puis fritté à 1 000 à 1 500 ° C.
  La finition secondaire comme le broyage ou le forage laser crée l'orifice.
• Avantages: Produit extrêmement dur, Matériaux résistants à l'usure; permet un contrôle étroit de la porosité et de la microstructure.
• Applications: Pulvérisation abrasive, Désulfurisation de la chaudière à charbon, industries de l'exploitation minière et du ciment.

Moulage par injection (Polymères & Composites)

• Processus: Thermoplastique (Par exemple, Pp, PVDF, nylon) ou les composites d'ingénierie sont fondues et injectées dans des moules en acier à haute pression.
  Le refroidissement solidifie la pièce, qui peut nécessiter un traitement ou un traitement de surface. Des renforts en verre ou en fibre de carbone peuvent être ajoutés pour la résistance.
• Avantages: Faible coût, production de masse évolutive; léger et résistant à la corrosion; large gamme de formes réalisables.
• Applications: Pulvérisation agricole, buses de manipulation chimique jetables, Dossage du traitement de l'eau.

Fabrication additive (3D Impression)

• Processus: Fabrication de couche par couche en utilisant Maisse au laser sélective (SLM) pour les métaux ou jet de liant / stéréolithographie pour la céramique / polymères.
  Permet la fabrication de chambres tourbillonnantes complexes en forme de réseau et de chemins d'écoulement non linéaires qui améliorent l'atomisation. Post-traitement (traitement thermique, polissage) améliore la durabilité et la finition.
• Avantages: Permet aux conceptions impossibles avec l'usinage traditionnel; prototypage rapide; Personnalisation des petits lots.
• Applications: Canaux de refroidissement en aérospatiale, atomiseurs pharmaceutiques, R&D de nouvelles géométries de pulvérisation.

Finition des surfaces & Traitement thermique

• Processus: Après avoir formé, Les buses subissent une finition telle que polissage, honing, ou rodage pour les surfaces internes lisses.
  Traitements thermiques (carburisant, nitrative, ou trempe & tremper) améliorer la dureté.
  Revêtements tels que PTFE, céramique, ou le chrome dur est appliqué pour réduire les frictions et améliorer la résistance aux produits chimiques / abrasion.
• Avantages: Prolonge la durée de vie, réduit le risque de colmatage, et améliore la cohérence des performances.
• Applications: Plantes de traitement chimique, Systèmes de suppression des incendies, environnements marins.

Assurance qualité

• Inspection dimensionnelle (Cmm, métrologie optique).
• Test de motif de pulvérisation (grilles de collecte, cartographie photographique).
• Caractérisation de la taille des gouttelettes (Diffraction laser, PDPA).
• Certification matérielle (MTC, tests de corrosion / érosion).

7. Avantages & Limites des buses de cône creux

Avantages clés

• Couverture du périmètre: Le spray annulaire réduit l'utilisation des liquides et évite la sursaturation.
• Polyvalent: Fonctionne avec des liquides à faible viscosité pour modérer les boues; Plage de pression 1 à 100 bar.
• Sabot & Résistant à l'érosion: Les orifices plus grands et les aubes tourbillonnantes empêchent le blocage.
• Impact à faible surface: Doux sur des surfaces délicates tout en assurant une couverture.
• Économe en énergie: Nécessite moins de puissance de pompage que le cône complet ou le flux solide pour une couverture similaire.

Limitations critiques

• Zone morte centrale: Centre non codéclé inadapté à la couverture complète.
• Sensibilité à la pression: Angle de pulvérisation et taille de la taille des gouttelettes avec les fluctuations de pression.
• Impact: Pas idéal pour le nettoyage abrasif ou les applications lourdes.
• Limitation à haute viscosité: Liquides >5,000 CP a besoin d'une pression plus élevée ou de buses chauffées.
• Entretien nécessaire: Les aubes tourbillonnantes peuvent accumuler des dépôts; Nettoyage périodique requis.

8. Applications industrielles de la buse à cône creuse

Une buse à cône creuse est largement utilisée où couverture du périmètre, mouillage uniforme, et taille des gouttelettes contrôlées sont critiques. Les applications clés incluent:

Agriculture & Horticulture

• Même les pesticides, herbicide, et distribution d'engrais autour des plantes.
• Réduit l'utilisation des produits chimiques de 10 à 20% par rapport aux buses de ventilateur plat.

Refroidissement & Humidification

• Tours de refroidissement, Humidificateurs HVAC, et les systèmes de brouillard à effet de serre.
• Assure une couverture uniforme sans surfaces trop saturées.

Protection contre les incendies & Suppression

• Le pulvérisation en forme d'anneau couvre l'équipement sensible et les zones de périmètre.
• Compatible avec les systèmes de gicleurs approuvés par la NFPA.

Nettoyage industriel

• Lavage de lumière ou rinçage d'équipements et de convoyeurs délicats.
• Réduit les dommages à l'impact par rapport aux pulvérisations de cône complet ou de flux solide.

Suppression des poussières & Manutention des matériaux

• Exploitation minière, ciment, et les installations de matériaux en vrac pour contrôler la poussière en suspension dans l'air.
• Le mouillage efficace du périmètre empêche l'évasion des particules.

Chimique & Industries des processus

• Réacteurs en pulvérisation, lavage à gaz, et dosage chimique.
• Fournit une couverture annulaire uniforme, Minimiser les zones mortes.

9. Comparaison avec les types de buse concurrents

Résumé:

• Buses de cône creuse exceller Couverture du périmètre et applications à faible impact.
• Buses de cône complète sont les meilleurs pour uniforme, pulvérisations de zone remplie.
• Buses de ventilateurs plats sont idéaux pour Couverture de surface linéaire.
• Buses de flux solides fournir Nettoyage ou coupe à haute force, mais une couverture de zone limitée.

10. Conclusion

Les buses de cône creuses sont des outils de précision qui redéfinissent l'efficacité des interactions gaz-liquide, refroidissement, et dosage de précision.

Leur motif de pulvérisation annulaire - conçu via la dynamique du fluide vortex - les diverses surface inégalée et l'efficacité de contact, les rendre indispensables dans les industries de la production d'électricité aux produits pharmaceutiques.

Alors que les industries priorisent la durabilité et les opérations intelligentes, La buse à cône creuse continuera d'évoluer - les capteurs IoT intégrés, 3Personnalisation imprimée en D, et des matériaux respectueux de l'environnement.

Pour les ingénieurs et les acheteurs, Le succès réside dans la compréhension des nuances techniques de la conception, sélection des matériaux, et maintenance - alignement les spécifications de buse avec l'application doit optimiser les performances et le coût du cycle de vie.

FAQ

Quel matériau dois-je utiliser pour une buse à cône creuse dans 98% acide sulfurique?

PTFE ou HASTELLOY C276. PTFE résiste 98% acide sulfurique jusqu'à 260 ° C avec une durée de vie de 3 à 4 ans.

Hastelloy C276 est préféré pour les applications à haute pression (≥50 bar) En raison de sa force supérieure (résistance à la traction = 724 MPA). Le laiton ou 316L se corrodera dans les 3 à 6 mois.

Les buses de cône creuse peuvent gérer les fluides à haute viscosité (Par exemple, huile à moteur, 3,000 CP)?

Oui, avec des modifications:

(1) Utilisez une buse de moule à tourbillon avec un orifice de 2 à 3 mm (Les orifices plus grands réduisent le colmatage);

(2) Chauffer le liquide à 60 ° C (réduit la viscosité à ~ 1 000 cp);

(3) Augmenter la pression à 20–30 bar (contre. 10 barre pour l'eau) Pour maintenir DV50 = 80–100 μm.

À quelle fréquence dois-je nettoyer les buses de cône creux utilisées dans le traitement des eaux usées (5% solides)?

Hebdomadaire. Solides des eaux usées (5%) obstruer les orifices plus rapidement que les fluides propres.

Nettoyer en trempant dans un 5% solution d'acide citrique (30 minutes) et brosser avec une brosse en nylon douce. Installer un 10 μm Filtre en ligne pour étendre les intervalles de nettoyage aux bihebdommes.

Quelle est la durée de vie typique d'une buse à cône creuse dans le nettoyage de gaz?

2–3 ans pour 316L, 4–5 ans pour les buses de Hastelloy ou de céramique.

Facteurs réduisant la vie:

(1) Abrasion chimique (Par exemple, frotter so₂ avec du soda caustique);

(2) Usure des particules (Par exemple, cendres volantes dans l'échappement de la centrale électrique);

(3) Mauvaise entretien (Nettoyage peu fréquent). Prolonger la vie en utilisant des buses en céramique et en nettoyant mensuellement.