Spiralna dysza | Casting niestandardowy & Precyzyjne roztwory natryskowe

1. Wstęp

Spiralna dysza jest solidna, Atomizery o niskiej konserwacji, które tworzą kontrolowane, Często szerokokątne spray za pomocą helikalnych/spiralnych fragmentów wewnętrznych zamiast konwencjonalnych komorów wirujących lub wielu otworów.

Są cenione tam, gdzie szerokie pokrycie, Wymagane są odporność na zatykanie i przewidywalne widma kropelek - przykłady obejmują chłodzenie, nawilżanie, tłumienie pyłu, Deskalowanie, i opryskiwanie masowe w przemyśle ciężkim.

2. Jaka jest spiralna dysza?

A spirala dysza jest urządzeniem natryskowym, które wytwarza kontrolowany stożek, pełny, lub spray wentylatora, wymuszając płyn przez spiralny (spirala) Przejście wewnętrzne.

Zamiast jednej prostej kryzy lub klasycznej komory wirującej, Płyn roboczy jest prowadzony wzdłuż kanału spiralnego, dzięki czemu pęd osiowy jest stopniowo przekształcany w ruch obwodowy; Płyn wychodzi jako obracający się arkusz lub wiele zsynchronizowanych strumieni, które rozpadają się na kropelki.

Spiralne dysz są cenione szerokie pokrycie, stabilność wzorca i względna odporność na zatkanie.

Warianty

• Spiralny pełny kód - produkuje wypełniony (solidny) stożek na jednolity zasięg obszaru.
• Spiralny pusty - produkuje pierścieni (pierścień) Spryskaj centralną pustką.
• Spiralny fan / Flat-SPray - Geometria dostrojona w celu uzyskania szerokiego spłaszczonego sprayu do przenośnika lub mycia paska.
• Wstawić & Typy kaset - Wymienne wkładki spiralne zamontowane w standardowym korpusie dla obsługi i szybkiej zmiany.

Kluczowe cechy & Typowe zakresy (Wytyczne inżynierskie)

• Ciśnienie robocze: zazwyczaj 1–40 bar dla wielu przemysłowych dysz spiralnych (Niektóre wytrzymałe wzory oceniane do wyższych ciśnień).
• Natężenie przepływu: mniej więcej 0.1–200 l/min na dyszę w zależności od wielkości i δp.
• Kąt rozpylania:15° –170 ° (zależne od geometrii); Spiralne projekty są często używane, gdy bardzo szerokie kąty (do ~ 160 °) są wymagane.
• Mediana średnicy kropli (DV50): zazwyczaj 20–500 µm - Wyższe ciśnienie i ostrzejsze usta dają drobniejsze kropelki.
• Wymiary kanału: Szerokości/głębokości kanałów często 0.3–3 mm; Mniejsze kanały zapewniają lepszą atomizację, ale zwiększają wrażliwość na zatykanie.
• Typowe materiały: stale nierdzewne (304/316), mosiądz/brąz, Stopy dupleksowe; wkładki ceramiczne lub powlekane HVOF dla usług ściernych.

Notatka: te zakresy są oryginalne - użycie producenta q vs δp krzywe, Mapy spryskowe i dane DV50, aby wybrać odpowiedni rozmiar dla danej aplikacji.

3. Jak działa dysza spiralna?

• Warunek wlotowy: Płyn pod ciśnieniem wchodzi do wlotu spiralnego i podąża za kanałem spiralnym.
  Spirala stopniowo przekształca pęd osiowy w obwodowe pęd przy ograniczonym wytwarzaniu turbulencji w porównaniu z nagłymi wlotami stycznymi.
• Formacja arkusza/odrzutowca: Płyn wychodzi wzdłuż spiralnej wargi jako obracający się arkusz lub wiele zsynchronizowanych strumieni, które łączą się w spójny stożek lub wentylator.
  Profile ciągłości i prędkości ustawiają początkową grubość arkusza.
• Rozpad na kropelki: Raz w otoczeniu, Arkusz/strumień przechodzi aerodynamiczne ścinanie i Rayleigh -Taylor / Kelvin - helmholtz niestabilności i wbija się w kropelki.
  Wyższa prędkość wyjścia (z wyższego ciśnienia) → drobniejsze kropelki.
• Samozagłada się przepływ: Geometrie spiralne często wytwarzają stabilny przepływ na szerokim pasmie ciśnieniowym, ponieważ rozłożona ścieżka spiralna jest mniej wrażliwa na drobne niedrożności i zaburzenia.

Kluczowe parametry fizyczne: Numer Reynoldsa (Odnośnie) w kanale, Numer Webera (My) i grubość lokalnej arkusza (T) rządzić rozpadem i typowe rozmiary kropel DV50.

4. Przybory, Metalurgia i odporność na zużycie (Spiralne dysze)

Spiralne dysze działają w agresywnych środowiskach hydraulicznych: Wysokie prędkości lokalne, Płyny pełne cząstek, cykl termiczny i atak chemiczny.

W ten sposób wybory materiału i inżynierii powierzchniowej określają żywotność serwisową, Koszt konserwacji i cykl życia znacznie więcej niż nominalna cena zakupu.

Nosić & Mechanizmy degradacji

• Ścierny / erozja cząstek: Cząstki stałe (piasek, skala, piasek) Imputuj na powierzchniach warg/kanału; szorstkie → Większe kropelki i zniekształcenie wzoru.
• Atak erozyjno -korosywny (łączny): Korozja osłabia macierz, aby cząsteczki szybciej usuwają materiał. Powszechne w soli fizjologicznej, Kwaśne lub chlorowane strumienie.
• Kawitacja / zawalenie się pary: Lokalne tworzenie się i zapadnięcie się pary w pobliżu krawędzi wysokiego ściska.
• Fretting / zmęczenie mechaniczne: Cykliczne obciążenie w interfejsach montażowych lub cienki usta może pękać/łączyć.
• Szok termiczny / Spallacja: Szybkie wahania temperatury powodują rozwarstwienie powłoki lub pękanie ceramiczne.
• Zanieczyszczenie / Zezwolenie chemiczne: skala, Polimer lub filmy biologiczne zmniejszają swobodny przejście i zmieniają atomizację.

Zrozumienie, które z powyższych dominuje w twoich serwisach, w których kieruje wyborem materiałów i powłok.

Opcje materiału podstawowego

Inżynieria powierzchniowa & Powłoki

• HVOF Tungsten-Carbide/Cobalt (WC-Co) powłoki - gęsty, Niezwykle odporny na ścieranie. Najlepsze na wysoką prędkość, przepływy ścierne (NP., Deskalowanie, górnictwo).
  Typowy zakres grubości zastosowanej: 50–300 µm.
• Netroziemienny nikiel (ENP) - Jednolity pokrycie w złożonych geometriach; Dobra korozja + Umiarkowana odporność na zużycie.
  Typowa grubość: 8–30 µm. Użyj, gdzie korozja i matka niskiego tarcia.
• DLC (węgiel podobny do diamentu) - Ultra niskie tarcia, Dobre do płynów podatnych na przyklejenie; cienki (kilka µm) i najlepsze dla małych obszarów kontaktowych (Pinty, usta).
• Nakładki ceramiczne / lutowane wkładki ceramiczne (Al₂o₃, Sic) - do ekstremalnego ścierania; stosować jako wkładkę ofiarną na exit Lip/kanał.
  Ceramiczna czystość (≥92–99% Al₂o₃) jest powszechną praktyką.
• PTFE / Powłoki fluoropolimerowe - Zmniejsz zanieczyszczenie i przyczepność (Dobrze w lepkim, Płyny polimeryczne); Ograniczony odporność na zużycie. Typowa grubość: 20–50 µm.
• Twarde chromowanie - Starsza technologia odporności na zużycie; Często zastępowane przez HVOF WC-CO w celu lepszego wiązania i charakterystyki zużycia.

Wskazówka wyboru: Połącz oporne na zużycie podłoże (NP., Dupleks ze stali nierdzewnej) z ochronną nakładką w strefach najgorszych noszenia (warga, Wejście kanału).

5. Metody produkcyjne spiralnych dysz

Spiralne dysze wymagają precyzyjnej geometrii, aby wygenerować spójny spray stożkowy.

Wybrana metoda produkcji bezpośrednio wpływa na dokładność wymiarową, Jakość powierzchni, trwałość, i koszt.

Casting piasku

• Proces: Stopiony stop jest wlany do krzemionki lub pleśni piasku związanych z żywicą w kształcie wzorów.
• Zalety: Opłacalne dla dużych rozmiarów (DN ≥ 50 mm), Nadaje się do dużych zastosowań przemysłowych.
• Ograniczenia: Chropowatość powierzchni (RA 6–12 µm) a odchylenia wymiarowe wymagają wtórnej obróbki.
• Aplikacje: Chłodzące wieże, Desulfuryzacja spalin, odsolenie.

Casting inwestycyjny (Proces zagubiony)

• Proces: Wzory woskowe są pokryte ceramiczną zawiesiną, Dewaxed, i wypełniony stopionym stopem.
• Zalety: Doskonała dokładność i wykończenie powierzchniowe (RA 3-6 µm), Wymagana minimalna obróbka.
• Ograniczenia: Wyższy koszt, Ograniczenia wielkości (≤300 mm).
• Aplikacje: Rośliny chemiczne, Systemy sprayu morskiego, Ochrona przeciwpożarowa.

CNC Mękawka

• Proces: Geometria spiralna jest wycinana bezpośrednio z prętów lub odlewanych pustych pustych stref; EDM dla twardych stopów.
• Zalety: Wysoka precyzja (± 0,01 mm), powtarzalność, oraz elastyczność modyfikacji projektowania.
• Ograniczenia: Marnotrawstwo materialne i wyższe koszty złożonych spirali.
• Aplikacje: Aerospace, Farmaceutyki, Krytyczne systemy atomizacji.

Produkcja addytywna (3D drukowanie)

• Proces: Metalowe proszki (316L, Niewygod, TI-6AL-4V) stopionowy warstwa po warstwie przez SLM/DMLS.
• Zalety: Umożliwia złożone geometrie niemożliwe poprzez odlewanie; Szybkie prototypowanie i dostosowywanie.
• Ograniczenia: Wysoki koszt produkcji; wymaga przetwarzania po przetwarzaniu (NP., elektropolera).
• Aplikacje: Projekty niestandardowe/OEM, R&D, Spryskiwanie farmaceutyczne.

Presja ceramiczna & Spiekanie

• Proces: Alumina lub krzemowe pudra z węglikami >1,500° C..
• Zalety: Wyjątkowa twardość i odporność na zużycie, długie życie w środowiskach ściernych.
• Ograniczenia: Kruchy; zwykle stosowane jako wkładki, a nie pełne ciała dyszy.
• Aplikacje: Górnictwo, Stalowe deskalowanie, Ścierane obsługa zawiesiny.

Kontrola jakości

• Kontrola wymiarowa: Współrzędne maszyny pomiarowe (CMMS) próbka 5% dysza na partię, weryfikacja głębokości kanału, poziom, i średnica gniazdka przeciwko rysunkom OEM.
• Testowanie przepływu: Każda dysza jest testowana na 3, 10, I 30 pasek, aby zapewnić specyfikacje prędkości przepływu (± 2% odchylenie).
• Analiza wzorca natryskowego: Kamery szybkie (1,000 FPS) i systemy dyfrakcji laserowej (ISO 13320) Sprawdzaj poprawność wielkości i jednolitość kropelek - nie ma się z UC <85% są odrzucane.

6. Zalety i ograniczenia spiralnych dysz

Zalety

• Szerokie kąty natryskiwania oraz jednolite pokrycie ze stosunkowo prostą geometrią.
• Wysoka odporność na zatykanie W porównaniu z pustymi dyszami z wielu mikro-orzyk.
• Trwałość: Kanał spiralny rozkłada stres i zmniejsza zlokalizowaną erozję.
• Wydajność steening: stabilność wzorca w szerokim pasmie ciśnieniowym.
• Usłunność: wymienne wkładki lub spiralne wkłady upraszczają konserwację.

Ograniczenia

• Limity spektrum kropel: Podczas gdy wszechstronny, Spiralne dysze mogą nie osiągnąć ultra-fine atomizacji (sub-50 µm) wyspecjalizowanych wysokiego ciśnienia pustych dysz.
• Złożoność produkcyjna: Ciasne tolerancje spiralne mogą być wymagające i kosztowne dla bardzo małych kanałów.
• Wrażliwość na projekt: Geometria warg wyjściowych ma kluczowe znaczenie - słabe wykończenie warg lub burr dramatycznie zmieniają atomizację.
• Nie jest idealny do wyjątkowo lepkich płynów chyba że podgrzewane lub specjalnie profilowane.

7. Zastosowania przemysłowe spiralnych dysz

• Deskalowanie & Przetwarzanie metalu: ciągły, Spray o szerokim zakładzie do usuwania skali i chłodzenia.
• Chłodzące wieże & Chłodzenie parowe: Szerokie kąty natryskiwania do maksymalizacji obszaru kontaktowego i parowania.
• Tłumienie pyłu & Kontrola cząstek: Spraye obwodowe w obiektach górniczych/cementowych.
• Nawilżanie / Mgrynowanie szklarni: stabilne szerokie pokrycie z skromnymi ciśnieniami.
• Ochrona przeciwpożarowa (Specjalne warianty): Większe dysze spiralne używane w systemach potop i chłodnicy natryskowe.
• Przetwarzanie chemiczne & Słupki: gdzie wymagana jest nawet pokrycie i odporność na korozję.

8. Typowe tryby awarii, Rozwiązywanie problemów, i łagodzenie

9. Porównanie z innymi typami dyszy

10. Wniosek

Spiralne dysze są wszechstronną rodziną atomizerów przemysłowych, które równoważy szerokie pokrycie, Odporność na zatykanie, i solidna operacja.

Ich spiralna geometria wewnętrzna zapewnia zalety w zakresie obsługi i stabilności w stosunku do wielu konwencjonalnych projektów kryzy, szczególnie w trudnych środowiskach przemysłowych.

Prawidłowy wybór wymaga uwagi na właściwości płynów, Zakres ciśnienia, minimalna swobodna kompatybilność i kompatybilność materiału.

Postępy w produkcji i powłokach nadal rozszerzają zdolność dyszy spiralnej na bardziej wymagające zastosowania.

FAQ

Dlaczego warto wybrać spiralną dyszę

• Dobry stabilność wzorca W szerokim pasmie ciśnieniowym.
• Wyższa tolerancja chodków niż wiele pustych dysz z pustymi micro-orzyzyjnymi, ponieważ ścieżka spiralna rozkłada przepływ i często ma większe minimalne wolne fragmenty.
• Szerokie pokrycie Możliwość z jedną dyszy (zmniejsza liczbę dyszy).
• Wymienna wkładka Projekty upraszczają konserwację i niższe koszty cyklu życia w środowiskach erozyjnych.

Są wrażliwe na spiralne dysze?

Niektóre projekty są tolerancyjne dla każdej orientacji; Inne wymagają orientacji pionowej, aby zachować symetrię. Potwierdź z producentem.

Czy spiralne dysze radzą sobie z zawiesinami?

Tak - są one powszechnie używane do zawiesin i rozstrzygania. Wybierz większe geometrie kanału i twarde materiały (HVOF, ceramika) dla ściernych usług zawiesiny.

Czy dysze spiralne wymagają specjalnych sitek w górę?

Tak - Określ sitki, których maksymalne otwarcie siatki wynosi ≤ 1/3 najmniejszej szerokości kanału spiralnego, aby zapobiec zablokowaniu podczas równoważenia częstotliwości konserwacji.