Buse en spirale | Casting personnalisé & Solutions de pulvérisation de précision

1. Introduction

Une buse en spirale est robuste, Des atomiseurs à faible entretien qui créent un, Souvent grand angle à grands angles utilisant des passages internes hélicoïdaux / spiraux plutôt que des chambres tourbillonnantes conventionnelles ou des orifices multiples.

Ils sont précieux où une large couverture, La résistance au sabot et les spectres de gouttelettes prévisibles sont nécessaires - des exemples incluent le refroidissement, humidification, suppression des poussières, descendant, et pulvérisation en vrac dans l'industrie lourde.

2. Qu'est-ce qu'une buse en spirale?

UN spirale ajutage est un dispositif de pulvérisation qui produit un cône contrôlé, complet, ou vapeur de ventilateur en forçant le liquide à travers un hélicoïdal (spirale) passage interne.

Au lieu d'un seul orifice droit ou d'une chambre tourbillonnante classique, Le liquide de travail est guidé le long d'un canal en spirale afin que l'élan axial soit progressivement converti en mouvement circonférentiel; Le fluide sort sous forme de feuille de rotation ou de plusieurs jets synchronisés qui se divisent en gouttelettes.

Les buses en spirale sont précieuses pour couverture large, stabilité du motif et résistance relative au colmatage.

Variantes

• Spirale complet - produit un rempli (solide) cône pour couverture de zone uniforme.
• Spiral Cone Cone - produit un annulaire (anneau) vaporiser avec un vide central.
• Éventail en spirale / pulvériser à plat - Géométrie réglée pour produire un large pulvérisation aplati pour le convoyeur ou le lavage de la ceinture.
• Insérer & Types de cartouches - inserts en spirale remplaçables installés dans un corps standard pour la facilité de service et un changement rapide.

Caractéristiques clés & gammes typiques (guidage d'ingénierie)

• Pression de fonctionnement: typiquement 1–40 bar Pour de nombreuses buses en spirale industrielle (Certains modèles lourds évalués à des pressions plus élevées).
• Débit: à peu près 0.1–200 L/min par buse en fonction de la taille et du Δp.
• Angle de pulvérisation:15° –170 ° (en fonction de la géométrie); Les conceptions en spirale sont souvent utilisées lorsque des angles très larges (jusqu'à ~ 160 °) sont requis.
• Diamètre médian des gouttelettes (Dv50): typiquement 20–500 µm - une pression plus élevée et des lèvres plus nettes donnent des gouttelettes plus fines.
• Dimensions du canal: Largeurs / profondeurs de canal communément 0.3–3 mm; Les canaux plus petits offrent une atomisation plus fine mais augmentent la sensibilité au sabot.
• Matériaux typiques: aciers inoxydables (304/316), laiton / bronze, alliages duplex; inserts en céramique ou enduits de HVOF pour les services abrasifs.

Note: Ces gammes sont indicatives - Utilisez le fabricant Q VS ΔP Courbes, Spulez les cartes et les données DV50 pour sélectionner la taille correcte pour une application donnée.

3. Comment fonctionne la buse en spirale?

• Conditionnement d'entrée: Le liquide sous pression entre dans l'entrée en spirale et suit le canal hélicoïdal.
  La spirale convertit progressivement l'élan axial en un mouvement circonférentiel avec une génération de turbulence limitée par rapport aux entrées tangentielles brusques.
• Formation de feuille / jet: Le fluide sort le long de la lèvre en spirale sous forme de feuille de rotation ou de multiples jets synchronisés qui fusionnent dans un cône ou un ventilateur cohérent.
  Les profils de continuité et de vitesse définissent l'épaisseur initiale de la feuille.
• Rupture en gouttelettes: Une fois dans l'air ambiant, La feuille / jet subit un cisaillement aérodynamique et Rayleigh - Taylor / Kelvin - Helmholtz Instabilités et se divise en gouttelettes.
  Vitesse de sortie plus élevée (de la pression plus élevée) → Droplettes plus fins.
• Flux auto-stabilisateur: Les géométries en spirale produisent souvent un débit stable sur une large bande de pression car le chemin hélicoïdal distribué est moins sensible aux obstructions et perturbations mineures.

Paramètres physiques clés: Numéro de Reynolds (Concernant) dans le canal, Numéro de Weber (Nous) et épaisseur de feuille locale (t) gouverner la rupture et les tailles de gouttelettes DV50 typiques.

4. Matériels, Métallurgie et résistance à l'usure (Buses en spirale)

Les buses en spirale fonctionnent dans des environnements hydrauliques agressifs: vitesses locales élevées, liquides chargés de particules, cyclisme thermique et attaque chimique.

Les choix de matériaux et d'ingénierie de surface déterminent donc la durée de vie, La cadence d'entretien et le coût du cycle de vie bien plus que le prix d'achat nominal.

Porter & Mécanismes de dégradation

• Abrasif / Érosion des particules: particules solides (sable, échelle, grincer) Impinés sur les surfaces des lèvres / canal; rugueux → gouttelettes plus grandes et distorsion du motif.
• Attaque érosive-corrosive (combiné): La corrosion affaiblit la matrice pour que les particules éliminent les matériaux plus rapidement. Commun dans la solution saline, Streams acides ou chlorés.
• Cavitation / effondrement de vapeur: La formation locale de vapeur et l'effondrement près des bords de cisaillement élevés provoquent des piqûres et une perte de matériaux rapides.
• Frottement / fatigue mécanique: Le chargement cyclique aux interfaces de montage ou aux lèvres minces peut se fissurer / fusionner.
• Choc thermique / spallation: Les fluctuations de température rapides provoquent la délamination ou la fissuration en céramique.
• Encourager / dépôt chimique: échelle, Les films en polymère ou biologique réduisent le passage libre et changent l'atomisation.

Comprendre lequel de ce qui précède domine dans votre service guide le matériel et la sélection de revêtement.

Options de base

Ingénierie de surface & Revêtements

• HVOF Tungsten-Carbide / Cobalt (Wc-co) revêtements - dense, extrêmement résistant à l'abrasion. Meilleur pour la grande vitesse, flux abrasifs (Par exemple, descendant, exploitation minière).
  Gamme d'épaisseur appliquée typique: 50–300 µm.
• Nickel électrolines (Enp) - Couverture uniforme en géométries complexes; bonne corrosion + résistance à l'usure modérée.
  Épaisseur typique: 8–30 µm. Utiliser où la corrosion et la faible question de frottement.
• DLC (carbone en forme de diamant) - Friction ultra faible, Bon pour coller des liquides sujets; mince (quelques µm) et mieux pour les petites zones de contact (pilets, lèvres).
• Superpositions en céramique / inserts en céramique brasés (Al₂o₃, Sic) - pour une abrasion extrême; Utiliser comme insert sacrificiel à la lèvre / canal de sortie.
  Pureté en céramique (≥92–99% al₂o₃) est une pratique courante.
• Ptfe / revêtements fluoropolymères - Réduisez l'encrassement et l'adhésion (bon en collant, Fluides polymérisants); Résistance à l'usure limitée. Épaisseur typique: 20–50 µm.
• Placage chromé dur - Technologie plus ancienne pour la résistance à l'usure; Remplacé souvent par HVOF WC-Co pour de meilleures caractéristiques de liaison et d'usure.

Conseil de sélection: combiner un substrat résistant à l'usure (Par exemple, Inoxydable duplex) avec une superposition protectrice dans les pires zones (lèvre, Entrée du canal).

5. Méthodes de fabrication de buses en spirale

Les buses en spirale nécessitent une géométrie précise pour générer un spray à cône creux cohérent.

La méthode de fabrication choisie affecte directement la précision dimensionnelle, qualité de surface, durabilité, et coûter.

Coulée de sable

• Processus: L'alliage fondu est versé dans des moules de sable en silice ou en résine en forme de motifs.
• Avantages: Rentable pour les grandes tailles (DN ≥ 50 mm), Convient aux applications industrielles à volume élevé.
• Limites: Rugosité de surface (RA 6–12 µm) et les écarts dimensionnels nécessitent l'usinage secondaire.
• Applications: Tours de refroidissement, Désulfurisation de la combustion, dessalement.

Moulage d'investissement (Processus de la cire perdue)

• Processus: Les motifs de cire sont recouverts de suspension en céramique, déwax, et rempli d'alliage fondu.
• Avantages: Excellente précision et finition de surface (RA 3-6 µm), Usinage minimal requis.
• Limites: Coût plus élevé, restrictions de taille (≤300 mm).
• Applications: Plantes chimiques, systèmes de spray marine, protection contre les incendies.

Usinage CNC

• Processus: La géométrie en spirale est coupée directement du bouillon de bar ou des blancs en utilisant un broyage CNC à 3 à 5 axe; EDM pour les alliages durs.
• Avantages: Haute précision (± 0,01 mm), répétabilité, et flexibilité pour les modifications de conception.
• Limites: Déchets matériels et coût plus élevé pour les spirales complexes.
• Applications: Aérospatial, médicaments, Systèmes d'atomisation critiques.

Fabrication additive (3D Impression)

• Processus: Poudres métalliques (316L, Décevoir, TI-6AL-4V) couche fusionnée par couche via SLM / DMLS.
• Avantages: Permet des géométries complexes impossibles via la coulée; prototypage et personnalisation rapides.
• Limites: Coût de production élevé; nécessite le post-traitement (Par exemple, électropolition).
• Applications: Conceptions personnalisées / OEM, R&D, pulvérisation pharmaceutique.

Pressage en céramique & Frittage

• Processus: Poudres en carbure d'alumine ou de silicium >1,500° C.
• Avantages: Dureté et résistance à l'usure exceptionnelles, Longue durée de vie dans des environnements abrasifs.
• Limites: Fragile; généralement appliqué comme des inserts plutôt que des corps de buse pleins.
• Applications: Exploitation minière, dessein de l'acier, manipulation de la suspension abrasive.

Contrôle de qualité

• Inspection dimensionnelle: Coordonner les machines de mesure (CMMS) échantillon 5% de buses par lot, Vérification de la profondeur du canal, pas, et diamètre de sortie contre les dessins OEM.
• Tests de flux: Chaque buse est testée à 3, 10, et 30 Bar pour garantir les spécifications du débit correspond (± 2% de déviation).
• Analyse du modèle de pulvérisation: Caméras à grande vitesse (1,000 FPS) et systèmes de diffraction laser (ISO 13320) Valider la taille et l'uniformité des gouttelettes - les notes avec UC <85% sont rejetés.

6. Avantages et limitations des buses en spirale

Avantages

• Angles de pulvérisation larges et une couverture uniforme avec une géométrie relativement simple.
• Résistance à un sabot élevé par rapport aux buses de cône creux multi-orifices.
• Durabilité: Le canal en spirale distribue le stress et réduit l'érosion localisée.
• Rangeable performance: Stabilité du motif à travers une large bande de pression.
• Facilité de service: Les inserts remplaçables ou les cartouches en spirale simplifient l'entretien.

Limites

• Limites de spectre de gouttelettes: Bien que polyvalent, Les buses en spirale peuvent ne pas atteindre l'atomisation ultra-fin (sous-50 µm) de buses de tourbillon à cônes creux spécialisés.
• Complexité de fabrication: Les tolérances étroites en spirale peuvent être exigeantes et coûteuses pour de très petits canaux.
• Sensibilité de conception: La géométrie des lèvres de sortie est critique - une mauvaise finition des lèvres ou des fouilles changent considérablement l'atomisation.
• Pas idéal pour les liquides extrêmement visqueux sauf chauffage ou spécialement profilé.

7. Applications industrielles des buses en spirale

• Descendant & traitement des métaux: continu, Spray à couverture large pour le retrait de l'échelle et du refroidissement.
• Tours de refroidissement & refroidissement évaporatif: larges angles de pulvérisation pour maximiser la zone de contact et l'évaporation.
• Suppression des poussières & contrôle des particules: Sprays de périmètre dans les installations minières / ciment.
• Humidification / brume à effet de serre: Couverture large stable avec des pressions modestes.
• Protection contre les incendies (variantes spéciales): Boches en spirale plus grandes utilisées dans les systèmes de déluge et les refroidisseurs de pulvérisation.
• Traitement chimique & époux: où la couverture et la résistance à la corrosion sont nécessaires.

8. Modes de défaillance communs, Dépannage, et atténuation

9. Comparaison avec d'autres types de buse

10. Conclusion

Les buses en spirale sont une famille polyvalente d'atomiseurs industriels qui équilibrent couverture large, résistance au sabot, et une opération robuste.

Leur géométrie interne hélicoïdale offre des avantages en matière de service et de stabilité sur de nombreuses conceptions d'orifice conventionnelles, Surtout dans des environnements industriels durs.

La sélection correcte nécessite une attention aux propriétés fluides, plage de pression, Passage libre minimum et compatibilité des matériaux.

Les progrès de la fabrication et des revêtements continuent d'étendre la capacité de buse en spirale dans des applications plus exigeantes.

FAQ

Pourquoi choisir une buse en spirale

• Bien stabilité du modèle à travers une large bande de pression.
• Tolérance plus élevée que de nombreux buses micro-orifices creuses parce que le chemin en spirale distribue le flux et a souvent des passages libres minimaux plus grands.
• Couverture large capacité avec une seule buse (réduit le nombre de buses).
• Insert remplaçable conceptions simplifier la maintenance et le coût du cycle de vie inférieur dans des environnements érosifs.

Les buses en spirale sont sensibles à l'orientation?

Certains modèles sont tolérants à toute orientation; d'autres ont besoin d'une orientation verticale pour maintenir la symétrie. Confirmer avec le fabricant.

Les buses en spirale peuvent-elles gérer les boues?

Oui - ils sont couramment utilisés pour les boues et la descente. Choisissez des géométries de canaux plus grandes et des matériaux durs (Hvof, céramique) pour le service de suspension abrasif.

Les buses en spirale nécessitent-elles des passages spéciaux en amont?

Oui - Spécifiez les crépines dont l'ouverture du maillage maximum est ≤ 1/3 de la plus petite largeur du canal en spirale pour empêcher le blocage tout en équilibrant la fréquence de maintenance.