Spiral dyse | Tilpasset støping & Presisjonssprayløsninger

1. Introduksjon

En spiraldyse er en robust, Ombyggere med lite vedlikehold som skaper en kontrollert, Ofte vidvinkel spray ved bruk av spiral/spiral interne passasjer i stedet for konvensjonelle virvelkamre eller flere åpninger.

De er verdsatt der bred dekning, Tettresistens og forutsigbar dråpespektre er nødvendig - eksempler inkluderer kjøling, fuktighet, Støvundertrykkelse, avkalking, og bulk spraying i tung industri.

2. Hva er en spiralmunnstykke?

EN spiral dyse er en sprayenhet som produserer en kontrollert kjegle, Fullt, eller viftespray ved å tvinge væske gjennom en helisk (spiral) intern passasje.

I stedet for en enkelt rett åpning eller et klassisk virvelkammer, Arbeidsvæsken blir guidet langs en spiralkanal slik at aksial momentum gradvis blir omdannet til omkretsbevegelse; Væsken kommer ut som et roterende ark eller flere synkroniserte jetfly som bryter i dråper.

Spiralt dyser er verdsatt for bred dekning, mønsterstabilitet og relativ motstand mot tilstopping.

Varianter

• Spiral full-cone - produserer en fylt (fast) kjegle for ensartet områdedekning.
• Spiral hul-kjegle - produserer en ringformet (ringe) Spray med et sentralt tomrom.
• Spiralvifte / flatspray - Geometri innstilt for å gi en bred flatet spray for transportør- eller beltevask.
• Sett inn & Kassetttyper - Utskiftbare spiralinnsatser montert i en standard kropp for brukbarhet og rask omstilling.

Sentrale egenskaper & Typiske områder (Ingeniørveiledning)

• Driftstrykk: vanligvis 1–40 bar For mange industrielle spiraldyser (Noen tunge design som er vurdert til høyere trykk).
• Strømningshastighet: omtrent 0.1–200 l/min per dyse avhengig av størrelse og ΔP.
• Sprayvinkel:15° –170 ° (geometri -avhengig); Spiraltesign brukes ofte når veldig vidvinkler (opp til ~ 160 °) er påkrevd.
• Median dråpe diameter (DV50): vanligvis 20–500 um - Høyere trykk og skarpere lepper gir finere dråper.
• Kanaldimensjoner: Kanalbredder/dybder ofte 0.3–3 mm; Mindre kanaler gir finere forstøvning, men øker tilstoppfølsomheten.
• Typiske materialer: rustfrie stål (304/316), messing/bronse, Duplekslegeringer; Keramiske eller HVOF-belagte innlegg for slipende tjenester.

Note: Disse områdene er veiledende - bruk produsent Q VS ΔP -kurver, Spraymart og DV50 -data for å velge riktig størrelse for en gitt applikasjon.

3. Hvordan spiralmunysen fungerer?

• Innløpskondisjonering: Trykkvæske kommer inn i spiralinnløpet og følger den spiraliske kanalen.
  Spiralen omdanner gradvis aksial momentum til omkrets momentum med begrenset turbulensgenerering sammenlignet med brå tangensielle innløp.
• Ark/jetformasjon: Væsken kommer ut langs spiralleppen som et roterende ark eller flere synkroniserte jetfly som smelter sammen til en sammenhengende kjegle eller vifte.
  Kontinuitets- og hastighetsprofilene setter den opprinnelige arktykkelsen.
• Sammenbrudd i dråper: En gang i omgivelsesluft, Arket/jet gjennomgår aerodynamisk skjær og Rayleigh - Taylor / Kelvin - Helmholtz ustabiliteter og bryter i dråper.
  Høyere utgangshastighet (fra høyere trykk) → Finere dråper.
• Selvstabiliserende flyt: Spiralgeometrier produserer ofte stabil strømning over et bredt trykkbånd fordi den distribuerte spiraliske banen er mindre følsom for mindre hindringer og forstyrrelser.

Viktige fysiske parametere: Reynolds nummer (Re) i kanalen, Weber -nummer (Vi) og lokal ark tykkelse (t) Styrer samlivsbrudd og typiske DV50 -dråpe størrelser.

4. Materialer, Metallurgi og slitasje motstand (Spiral dyser)

Spiraldyser fungerer i aggressive hydrauliske miljøer: høye lokale hastigheter, Partikkelbelastede væsker, Termisk sykling og kjemisk angrep.

Materiale og overflate-konstruere valg bestemmer derfor levetid, Vedlikeholdskadens og livssyklus koster langt mer enn nominell kjøpesum.

Slitasje & Nedbrytningsmekanismer

• Slipende / Partikulær erosjon: faste partikler (sand, skala, korn) påvirker leppe-/kanaloverflater; groving → større dråper og mønsterforvrengning.
• Erosiv - korrosivt angrep (kombinert): Korrosjon svekker matrisen slik at partikler fjerner materiale raskere. Vanlig i saltvann, sure eller klorerte bekker.
• Kavitasjon / Damp kollaps: Lokal dampdannelse og kollaps i nærheten.
• Fetting / Mekanisk tretthet: Syklisk belastning ved monteringsgrensesnitt eller tynne lepper kan sprekke/samles.
• Termisk sjokk / Spallasjon: Rask temperatursvingninger forårsaker belegg av delaminering eller keramisk sprekker.
• Begroing / Kjemisk avsetning: skala, Polymer eller biologiske filmer reduserer fri passasje og endrer forstøvning.

Forstå hvilket av de ovennevnte som dominerer i tjenesteguidene dine materiale og utvalg av belegg.

Base-materialalternativer

Overflateteknikk & Belegg

• HVOF tungsten-carbide/cobalt (WC-CO) belegg - tett, Ekstremt slitasjebestandig. Best for høyhastighet, Slipende strømmer (F.eks., avkalking, gruvedrift).
  Typisk påført tykkelsesområde: 50–300 um.
• Elektroløs nikkel (Enp) - Ensartet dekning i komplekse geometrier; God korrosjon + Moderat slitestyrke.
  Typisk tykkelse: 8–30 um. Bruk der korrosjon og lav friksjon materie.
• DLC (Diamantlignende karbon) - Ultra lav friksjon, Bra for å feste utsatte væsker; tynn (noen få um) og best for små kontaktområder (Pintles, lepper).
• Keramiske overlegg / loddede keramiske innlegg (Al₂o₃, Sic) - For ekstrem slitasje; Bruk som offerinnsats ved avkjøringsleppen/kanalen.
  Keramisk renhet (≥92–99% Al₂o₃) er vanlig praksis.
• Ptfe / Fluoropolymerbelegg - Reduser begroing og vedheft (bra i klissete, polymeriserende væsker); Begrenset slitasje motstand. Typisk tykkelse: 20–50 um.
• Hard kromplating - Eldre teknologi for slitasje motstand; erstattet ofte av HVOF WC-CO for bedre binding og slitasjeegenskaper.

Valgtips: Kombiner et slitasjebestandig underlag (F.eks., dupleks rustfritt) med et beskyttende overlegg i de verste slitasje-sonene (leppe, kanalinngang).

5. Produksjonsmetoder for spiraldyser

Spiral dyser krever presis geometri for å generere en jevn hul kjegle spray.

Den valgte produksjonsmetoden påvirker direkte dimensjons nøyaktighet, overflatekvalitet, varighet, og kostnad.

Sandstøping

• Behandle: Smeltet legering helles i silisiumdioksyd eller harpiksbundet sandformer formet via mønstre.
• Fordeler: Kostnadseffektiv for store størrelser (DN ≥ 50 mm), Passer for industrielle applikasjoner med høyt volum.
• Begrensninger: Overflateuhet (RA 6–12 um) og dimensjonale avvik krever sekundær maskinering.
• Applikasjoner: Kjøletårn, røykgass avsvovling, avsalting.

Investering Casting (Lost Wax-prosess)

• Behandle: Voksmønstre er belagt med keramisk oppslemming, avvokset, og fylt med smeltet legering.
• Fordeler: Utmerket nøyaktighet og overflatebehandling (RA 3-6 um), Minimal maskinering kreves.
• Begrensninger: Høyere kostnader, størrelsesbegrensninger (≤300 mm).
• Applikasjoner: Kjemiske planter, Marine sprøytesystemer, Brannbeskyttelse.

CNC maskinering

• Behandle: Spiralgeometri kuttes direkte fra barmasse eller støpte emner ved bruk av 3–5 akse CNC -fresing; EDM for harde legeringer.
• Fordeler: Høy presisjon (± 0,01 mm), repeterbarhet, og fleksibilitet for designendringer.
• Begrensninger: Materialavfall og høyere kostnader for komplekse spiraler.
• Applikasjoner: Luftfart, legemidler, Kritiske forstøvningssystemer.

Tilsetningsstoffproduksjon (3D Utskrift)

• Behandle: Metallpulver (316L, Inconel, Ti-6Al-4V) smeltet lag-for-lag via SLM/DMLS.
• Fordeler: Muliggjør komplekse geometrier umulig via støping; Rask prototyping og tilpasning.
• Begrensninger: Høye produksjonskostnader; krever etterbehandling (F.eks., elektropolering).
• Applikasjoner: Tilpasset/OEM -design, R&D, Farmasøytisk sprøyting.

Keramisk pressing & Sintring

• Behandle: Aluminiumoksyd eller silisiumkarbidpulver presset og sintret ved >1,500° C..
• Fordeler: Eksepsjonell hardhet og slitasje motstand, Lang levetid i slitende miljøer.
• Begrensninger: Skjør; vanligvis brukt som innlegg i stedet for full dysekropper.
• Applikasjoner: Gruvedrift, stål avkalking, Slurry håndtering av slurry.

Kvalitetskontroll

• Dimensjonal inspeksjon: Koordinere målemaskiner (CMMS) prøve 5% av dyser per batch, Verifisering av kanaldybde, Pitch, og utløpsdiameter mot OEM -tegninger.
• Flyttesting: Hver dyse er testet ved 3, 10, og 30 Stang for å sikre at flythastigheten samsvarer med spesifikasjonene (± 2% avvik).
• Spraymønsteranalyse: Kameraer med høy hastighet (1,000 fps) og laserdiffraksjonssystemer (ISO 13320) Valider dråpe størrelse og ensartethet - nozzles med UC <85% blir avvist.

6. Fordeler og begrensninger i spiraldyser

Fordeler

• Brede sprayvinkler og ensartet dekning med relativt enkel geometri.
• Høy tettemotstand Sammenlignet med multimikro-orify hule kjegle dyser.
• Varighet: Spiralkanal distribuerer stress og reduserer lokal erosjon.
• Steening Performance: mønsterstabilitet over et bredt trykkbånd.
• Servicabilitet: Utskiftbare innlegg eller spiralpatroner Forenkler vedlikehold.

Begrensninger

• Dråpespektrumgrenser: Mens allsidig, Spiraldyser oppnår kanskje ikke den ultra-fine forstøvningen (Under-50 um) av spesialiserte høytrykkshule kjegle virvel dyser.
• Produksjonskompleksitet: Tette spiraltoleranser kan være krevende og kostbare for veldig små kanaler.
• Designfølsomhet: Avslutt leppegeometri er kritisk - dårlig leppebehandling eller burrs endrer forstøvning dramatisk.
• Ikke ideell for ekstremt tyktflytende væsker Med mindre det er oppvarmet eller spesialprofilert.

7. Industrielle anvendelser av spiraldyser

• Avkalking & metallbehandling: kontinuerlig, breddekningsspray for å fjerne skala og kjøling.
• Kjøletårn & fordampende kjøling: Brede sprayvinkler for å maksimere kontaktområdet og fordampningen.
• Støvundertrykkelse & partikkelformig kontroll: Omkretsspray i gruve-/sementfasiliteter.
• Fuktighet / Drivhus tåke: Stabil bred dekning med beskjedne trykk.
• Brannbeskyttelse (Spesielle varianter): Større spiraldyser som brukes i flekssystemer og spraykjølere.
• Kjemisk prosessering & skrubbere: hvor det kreves til og med dekning og korrosjonsmotstand.

8. Vanlige feilmodus, Feilsøking, og avbøtning

9. Sammenligning med andre dysetyper

10. Konklusjon

Spiraldyser er en allsidig familie av industrielle forstøver som balanserer bred dekning, Tett motstand, og robust operasjon.

Deres spiralformede interne geometri gir fordeler i brukbarhet og stabilitet i forhold til mange konvensjonelle åpningsdesign, Spesielt i tøffe industrielle miljøer.

Riktig seleksjon krever oppmerksomhet på væskeegenskaper, trykkområde, Minimum gratis passasje og materialkompatibilitet.

Fremskritt innen produksjon og belegg fortsetter å utvide spiral dysevne til mer krevende applikasjoner.

Vanlige spørsmål

Hvorfor velge en spiraldyse

• God mønsterstabilitet over et bredt trykkbånd.
• Høyere toleranse enn mange mikro-orify hul-kjegle dyser fordi spiralbanen distribuerer strømmen og ofte har større minimumsfrie passasjer.
• Bred dekning evne med en enkelt dyse (Reduserer dysetall).
• Utskiftbar innsats Design forenkler vedlikehold og lavere livssykluskostnad i erosive miljøer.

Er spiral dyser orienteringsfølsomme?

Noen design er tolerante overfor enhver orientering; Andre krever en vertikal orientering for å opprettholde symmetri. Bekreft med produsenten.

Kan spiral dyser håndtere oppslemminger?

Ja - de brukes ofte til oppslemming og avkalking. Velg større kanalgeometrier og harde materialer (Hvof, keramikk) for slurvetjeneste.

Krever spiral dyser spesielle oppstrøms sil?

Ja - spesifiser belastninger hvis maksimal nettåpning er ≤ 1/3 av den minste spiralkanalbredden for å forhindre blokkering mens du balanserer vedlikeholdsfrekvens.