Ugello a spirale | Casting personalizzato & Soluzioni a spruzzo di precisione

1. Introduzione

Un ugello a spirale è robusto, atomizzatori a bassa manutenzione che creano un controllo, Spray ad angolo largo spesso usando passaggi interni elicoidali/a spirale piuttosto che camere di turbinio convenzionali o orifizi multipli.

Sono apprezzati dove un'ampia copertura, Sono richiesti resistenza agli zoccoli e spettri di goccioline prevedibili - Esempi includono il raffreddamento, umidificazione, soppressione della polvere, disclarante, e spruzzatura di massa nell'industria pesante.

2. Cos'è un ugello a spirale?

UN spirale ugello è un dispositivo a spruzzo che produce un cono controllato, full-cap, o spray per la ventola costringendo il fluido attraverso un elicoidale (spirale) Passaggio interno.

Invece di un singolo orifizio dritto o una camera di turbinio classico, Il fluido di lavoro è guidato lungo un canale a spirale in modo che il momento assiale venga gradualmente convertito in movimento circonferenziale; Il fluido esce come un foglio rotante o più getti sincronizzati che si rompono in goccioline.

Gli ugelli a spirale sono apprezzati per ampia copertura, stabilità del pattern e resistenza relativa all'intasamento.

Varianti

• Spirale Full-Cone - Produce un pieno (solido) Cono per copertura dell'area uniforme.
• Cone vuoto a spirale - produce un anulare (squillo) spruzzare con un vuoto centrale.
• Fan a spirale / piatto-spray - Geometria sintonizzata per produrre uno spray ampio appiattito per il trasporto o il lavaggio della cintura.
• Inserire & Tipi di cartuccia - Inserti a spirale sostituibili inseriti in un corpo standard per la manutenzione e il rapido cambiamento.

Caratteristiche chiave & gamme tipiche (Guida ingegneristica)

• Pressione operativa: in genere 1–40 bar per molti ugelli a spirale industriale (Alcuni design pesanti sono stati classificati a pressioni più elevate).
• Portata: all'incirca 0.1–200 l/min per ugello a seconda delle dimensioni e Δp.
• Angolo di spruzzo:15° –170 ° (geometria dipendente); I disegni a spirale vengono spesso usati quando sono molto ampi angoli (fino a ~ 160 °) sono richiesti.
• Diametro delle gocce mediano (DV50): in genere 20–500 µm - Pressione più alta e labbra più nitide danno goccioline più fini.
• Dimensioni del canale: larghezze/profondità del canale comunemente 0.3–3 mm; I canali più piccoli forniscono un'atomizzazione più fine ma aumentano la sensibilità degli zoccoli.
• Materiali tipici: acciai inossidabile (304/316), ottone/bronzo, leghe duplex; inserti in ceramica o rivestito con HVOF per i servizi abrasivi.

Nota: Questi intervalli sono indicativi: l'uso del produttore Q vs ΔP Curve, Mappe di spruzzo e dati DV50 per selezionare la dimensione corretta per una determinata applicazione.

3. Come funziona l'ugello a spirale?

• Condizionamento di ingresso: Il fluido pressurizzato entra nell'ingresso a spirale e segue il canale elicoidale.
  La spirale converte gradualmente il momento assiale in moto circonferenziale con una generazione di turbolenza limitata rispetto alle brusche inletti tangenziali.
• Formazione del foglio/getto: Il fluido esce lungo il labbro a spirale come un foglio rotante o getti più sincronizzati che si fondono in un cono o una ventola coerente.
  I profili di continuità e velocità impostano lo spessore iniziale del foglio.
• Rottura in goccioline: Una volta in aria ambiente, Il foglio/jet subisce un taglio aerodinamico e Rayleigh -taylor / Kelvin - Helmholtz Instabilità e si rompe in goccioline.
  Maggiore velocità di uscita (da una pressione più elevata) → goccioline più fini.
• Flusso auto-stabilizzante: Le geometrie a spirale spesso producono un flusso stabile su un'ampia banda di pressione perché il percorso elicoidale distribuito è meno sensibile ai minori ostacoli e alle perturbazioni.

Parametri fisici chiave: Numero Reynolds (Rif) nel canale, Numero Weber (Noi) e spessore del foglio locale (T) governare la rottura e le tipiche dimensioni di goccioline DV50.

4. Materiali, Metallurgia e resistenza all'usura (Ugelli a spirale)

Gli ugelli a spirale operano in ambienti idraulici aggressivi: Alte velocità locali, Fluidi carichi di particelle, Ciclismo termico e attacco chimico.

Le scelte materiali e di ingegneria della superficie determinano quindi la durata di servizio, Cadenza di manutenzione e ciclo di vita costano molto più del prezzo di acquisto nominale.

Indossare & Meccanismi di degradazione

• Abrasivo / erosione particellata: particelle solide (sabbia, scala, grinta) Infiggere le superfici delle labbra/canali; irruvidente → goccioline più grandi e distorsione del pattern.
• Attacco erosivo -corrosivo (combinato): La corrosione indebolisce la matrice in modo che le particelle rimuovano il materiale più velocemente. Comune in soluzione salina, flussi acidi o clorurati.
• Cavitazione / crollo del vapore: La formazione di vapore locale e il collasso vicino ai bordi ad alto taglio provoca la vaiolatura e la perdita di materiale rapida.
• FRETTING / Affaticamento meccanico: Il carico ciclico a interfacce di montaggio o labbra sottili può rompere/fondersi.
• Shock termico / spallatazione: Gli sbalzi a temperatura rapida causano la delaminazione del rivestimento o cracking ceramica.
• Fouling / deposizione chimica: scala, I film polimerici o biologici riducono il passaggio libero e l'atomizzazione del cambiamento.

Comprendere quale di quanto sopra domina il materiale e la selezione del rivestimento.

Opzioni base-materiali

Ingegneria di superficie & Rivestimenti

• HVOF Tungsten-Carbide/Cobalt (WC-CO) rivestimenti - denso, Estremamente resistente all'abrasione. Meglio per l'alta velocità, flussi abrasivi (PER ESEMPIO., disclarante, mining).
  Tipico intervallo di spessore applicato: 50–300 µm.
• Nichel elettroless (Enp) - Copertura uniforme in geometrie complesse; Buona corrosione + Resistenza all'usura moderata.
  Spessore tipico: 8–30 µm. Usa dove la corrosione e la bassa attrito contano.
• DLC (carbonio simile a un diamante) - Attrito ultra basso, Buono per fluidi a rischio di attacco; magro (qualche µm) e meglio per piccole aree di contatto (pintles, labbra).
• Sovrapposizioni in ceramica / inserti in ceramica brasatura (Al₂o₃, Sic) - Per estrema abrasione; Usa come inserto sacrificale sul labbro/canale di uscita.
  Purezza ceramica (≥92–99% al₂o₃) è una pratica comune.
• Ptfe / rivestimenti fluoropolimeri - Ridurre il soluzione e l'adesione (buono in appiccicoso, Fluidi polimerizzanti); resistenza all'usura limitata. Spessore tipico: 20–50 µm.
• Placcatura cromata dura - Tecnologia più vecchia per resistenza all'usura; Sostituito spesso da HVOF WC-CO per migliori caratteristiche di legame e usura.

Consiglio di selezione: Combina un substrato resistente all'usura (PER ESEMPIO., inossidabile duplex) con una sovrapposizione protettiva nelle zone peggiori (labbro, ingresso del canale).

5. Metodi di produzione di ugelli a spirale

Gli ugelli a spirale richiedono una geometria precisa per generare uno spray a cono cavo coerente.

Il metodo di produzione scelto influisce direttamente sulla precisione dimensionale, Qualità della superficie, durabilità, e costo.

Casting di sabbia

• Processo: La lega fusa viene versata in silice o stampi di sabbia legati alla resina a forma di motivi.
• Vantaggi: Economico per grandi dimensioni (Dn ≥ 50 mm), Adatto per applicazioni industriali ad alto volume.
• Limitazioni: Rugosità superficiale (RA 6–12 µm) Le deviazioni dimensionali richiedono una lavorazione secondaria.
• Applicazioni: Torri di raffreddamento, Desolfurizzazione del gas diurico, desalinizzazione.

Colata di investimento (Processo di cima perduta)

• Processo: I motivi di cera sono rivestiti con liquame in ceramica, dewaxed, e pieno di lega fusa.
• Vantaggi: Eccellente precisione e finitura superficiale (RA 3-6 µm), Macchina minima richiesta.
• Limitazioni: Costo più elevato, restrizioni alle dimensioni (≤300 mm).
• Applicazioni: Piante chimiche, Sistemi di spruzzatura marina, Protezione antincendio.

Lavorazione CNC

• Processo: La geometria a spirale viene tagliata direttamente dallo stock a barre o spazi vuoti con fresatura CNC a 3-5 assi; EDM per leghe dure.
• Vantaggi: Alta precisione (± 0,01 mm), ripetibilità, e flessibilità per le modifiche al design.
• Limitazioni: Scasso materiale e costi più elevati per spirali complesse.
• Applicazioni: Aerospaziale, farmaceutici, sistemi di atomizzazione critici.

Produzione additiva (3D Stampa)

• Processo: Polveri metallici (316L, Incontro, Ti-6al-4v) strato fuso per strato tramite SLM/DMLS.
• Vantaggi: Abilita le geometrie complesse impossibili tramite il casting; prototipazione rapida e personalizzazione.
• Limitazioni: Alti costi di produzione; richiede post-elaborazione (PER ESEMPIO., elettropolishing).
• Applicazioni: Design personalizzati/OEM, R&D, Spruzzatura farmaceutica.

Pressatura in ceramica & Sintering

• Processo: Polveri in carburo di allumina o silicio premute e sinterizzate >1,500° C..
• Vantaggi: Eccezionale durezza e resistenza all'usura, lunga durata di servizio in ambienti abrasivi.
• Limitazioni: Fragile; solitamente applicato come inserti piuttosto che corpi di ugello completo.
• Applicazioni: Mining, Descaling in acciaio, Gestione delle liquami abrasivi.

Controllo di qualità

• Ispezione dimensionale: Coordinare le macchine di misurazione (CMMS) campione 5% di ugelli per lotto, Verificare la profondità del canale, pece, e diametro dell'outlet contro i disegni OEM.
• Test di flusso: Ogni ugello viene testato a 3, 10, E 30 Bar per garantire che la portata corrisponda alle specifiche (± 2% deviazione).
• Analisi del modello di spruzzo: Telecamere ad alta velocità (1,000 fps) e sistemi di diffrazione laser (Iso 13320) Convalida le dimensioni e l'uniformità delle goccioline: Nozzle con UC <85% sono rifiutati.

6. Vantaggi e limitazioni degli ugelli a spirale

Vantaggi

• Ampi angoli di spruzzo e copertura uniforme con geometria relativamente semplice.
• Elevata resistenza agli zoccoli Rispetto agli ugelli a cono cavo multi-micro-orifice.
• Durata: Il canale a spirale distribuisce lo stress e riduce l'erosione localizzata.
• Performance di Steening: stabilità del modello attraverso un'ampia banda di pressione.
• Servibilità: Gli inserti sostituibili o le cartucce a spirale semplificano la manutenzione.

Limitazioni

• Limiti dello spettro delle goccioline: Mentre versatile, Gli ugelli a spirale potrebbero non raggiungere l'atomizzazione ultra-fine (Sub-50 µm) di ugelli a cono cavo ad alta pressione specializzati.
• Complessità manifatturiera: Le tolleranze a spirale stretta possono essere esigenti e costose per canali molto piccoli.
• Sensibilità a progettare: L'uscita la geometria delle labbra è fondamentale: la scarsa finitura delle labbra o le bavani cambiano drasticamente l'atomizzazione.
• Non ideale per fluidi estremamente viscosi a meno che non sia riscaldato o appositamente profilato.

7. Applicazioni industriali di ugelli a spirale

• Disclarante & Elaborazione dei metalli: continuo, Spray a copertura larga per la rimozione della scala e del raffreddamento.
• Torri di raffreddamento & raffreddamento evaporativo: ampi angoli di spruzzo per massimizzare l'area di contatto ed evaporazione.
• Soppressione della polvere & Controllo del particolato: Spray perimetrali nelle strutture minerarie/cemento.
• Umidificazione / Mischio in serra: Copertura ampia stabile con modeste pressioni.
• Protezione antincendio (varianti speciali): ugelli a spirale più grandi utilizzati nei sistemi di diluvio e radiatori a spruzzo.
• Elaborazione chimica & scrubber: dove sono necessarie pari di copertura e resistenza alla corrosione.

8. Modalità di errore comuni, Risoluzione dei problemi, e mitigazione

9. Confronto con altri tipi di ugelli

10. Conclusione

Gli ugelli a spirale sono una famiglia versatile di atomizzatori industriali che equilibrano ampia copertura, Resistenza agli zoccoli, e robusto operazione.

La loro geometria interna elicoidale offre vantaggi nella manutenzione e nella stabilità rispetto a molti design di orifizi convenzionali, Soprattutto in ambienti industriali duri.

La selezione corretta richiede attenzione alle proprietà dei fluidi, intervallo di pressione, Passaggio minimo libero e compatibilità del materiale.

I progressi nella produzione e nei rivestimenti continuano ad espandere la capacità dell'ugello a spirale in applicazioni più impegnative.

FAQ

Perché scegliere un ugello a spirale

• Bene stabilità del modello Attraverso un'ampia banda di pressione.
• Tolleranza di intasamento più elevata di molti ugelli a con conofoni cavi micro-orifizio perché il percorso a spirale distribuisce il flusso e spesso ha passaggi liberi minimi più grandi.
• Ampia copertura capacità con un singolo ugello (riduce il conteggio degli ugelli).
• Inserto sostituibile I progetti semplificano la manutenzione e i costi di ciclo di vita più bassi in ambienti erosivi.

Sono ugelli a spirale sensibili all'orientamento?

Alcuni design sono tolleranti a qualsiasi orientamento; Altri richiedono un orientamento verticale per mantenere la simmetria. Conferma con il produttore.

Gli ugelli a spirale possono maneggiare i fanghi?

Sì, sono comunemente usati per i fanghi e la discendenza. Scegli geometrie di canali più grandi e materiali duri (Hvof, ceramica) per il servizio di liquame abrasivo.

Gli ugelli a spirale richiedono speciali filtri a monte?

Sì - Specificare i filtri la cui massima apertura della mesh è ≤ 1/3 della più piccola larghezza del canale a spirale per prevenire il blocco bilanciando la frequenza di manutenzione.