Špirálová dýza | Casting & Roztoky

1. Zavedenie

Špirálová dýza je robustná, atomizátory s nízkou údržbou, ktoré vytvárajú kontrolované, často širokouhlý sprej s použitím špirálových/špirálových vnútorných pasáží ako konvenčných vírivých komôr alebo viacerých otvorov.

Sú cenené tam, kde široké pokrytie, sú potrebné upchatie a predvídateľné spektrá kvapiek - príklady zahŕňajú chladenie, zvlhčenie, potlačenie prachu, opotrebovanie, a hromadné striekanie v ťažkom priemysle.

2. Čo je špirálová tryska?

A špirála dýza je sprejové zariadenie, ktoré vytvára riadený kužeľ, plne, alebo ventilátor sprej vynútením tekutiny cez špirálu (špirála) vnútorná priechod.

Namiesto jedného priameho otvoru alebo klasickej komory vírenia, Pracovná kvapalina sa riadi po špirálovom kanáli, takže axiálna hybnosť sa postupne premieňa na obvodový pohyb; Kvapalina vychádza ako rotujúci list alebo viac synchronizovaných trysiek, ktoré sa rozpadnú na kvapôčky.

Špirálové trysky sú cenené za široké pokrytie, stabilita vzoru a relatívna odolnosť voči upchatiu.

Varianty

• Plne - Produkuje naplnené (tuhý) kužeľ pre jednotné pokrytie plochy.
• Špirála - produkuje prstencový (zazvoniť) postriekajte centrálnou prázdnotou.
• Špirálovitý fanúšik / plochý - Geometria naladená tak, aby sa poskytol široký sploštený sprej na umývanie dopravníka alebo opasku.
• Vložiť & kazeta - Vymeniteľné špirálové vložky namontované do štandardného tela pre údržbu a rýchle prechody.

Kľúčové charakteristiky & typické rozsahy (inžinierstvo)

• Prevádzkový tlak: zvyčajne 1–40 bar Pre mnoho priemyselných špirálových dýz (Niektoré ťažké návrhy hodnotené na vyššie tlaky).
• Prietok: zhruba 0.1–200 l/min na dýzu v závislosti od veľkosti a δp.
• Uhol rozprašovania:15° 170 ° (závislý na geometrii); Špirálové vzory sa často používajú, keď sú veľmi široké uhly (do ~ 160 °) sú potrebné.
• Priemer priemeru (DV50): zvyčajne 20–500 µm - Vyšší tlak a ostrejšie pery dávajú jemnejšie kvapôčky.
• Rozmery kanála: Šírky/hĺbky kanála bežne 0.3–3 mm; Menšie kanály poskytujú jemnejšiu atomizáciu, ale zvyšujú citlivosť na upchatie.
• Typické materiály: nehrdzavejúce ocele (304/316), mosadz, zliatiny duplexu; Keramické alebo HVOF potiahnuté vložky pre abrazívne služby.

Poznámka: Tieto rozsahy sú indikatívne - použite výrobca Q vs AP krivky, Sprané mapy a údaje DV50 vyberte správnu veľkosť pre danú aplikáciu.

3. Ako funguje špirálová tryska?

• Vstupné kondicionovanie: Tlaková tekutina vstupuje do špirálového vstupu a sleduje špirálový kanál.
  Špirála postupne premieňa axiálnu hybnosť na obvodovú dynamiku s obmedzenou tvorbou turbulencií v porovnaní s náhlymi tangenciálnymi vstupmi.
• Tvorba listov: Kvapalina vystupuje pozdĺž špirálovej pery ako rotujúci list alebo viac synchronizovaných trysiek, ktoré sa spájajú s koherentným kužeľom alebo ventilátorom.
  Profily kontinuity a rýchlosti nastavujú počiatočnú hrúbku hárku.
• Rozpad do kvapiek: Raz v okolitom vzduchu, List/prúd prechádza aerodynamickým strihom a Rayleigh -Taylor / Kelvin - Helmholtz nestabilita a rozpad na kvapôčky.
  Rýchlosť vyššej výstupu (z vyššieho tlaku) → jemnejšie kvapôčky.
• Samostatný tok: Špirálové geometrie často produkujú stabilný prietok cez široký tlakový pás, pretože distribuovaná špirálová cesta je menej citlivá na menšie obštrukcie a poruchy.

Kľúčové fyzikálne parametre: Reynoldsovo číslo (Rekrea) v kanáli, Weber číslo (My) a hrúbka lokálnej fólie (tón) riadiť rozchod a typické veľkosti kvapiek DV50.

4. Materiály, Odolnosť proti metalurgii a opotrebeniu (Špirálové dýzy)

Špirálové dýzy pracujú v agresívnych hydraulických prostrediach: vysoké rýchlosti, tekutiny, tepelný cyklistický a chemický útok.

Výber materiálu a povrchového inžinierstva preto určujú životnosť servisu, Kadencia údržby a životný cyklus náklady oveľa viac ako nominálna kúpna cena.

Obliecť sa & Degradačné mechanizmy

• Drsný / erózia častíc: pevné častice (pieskovať, mierka, štrbina) narážať na povrchy pier/kanálov; Zrvahanie → väčšie kvapôčky a skreslenie vzoru.
• Erozívny - korozívny útok (kombinovaný): Korózia oslabuje matricu, takže častice odstraňujú materiál rýchlejšie. Bežný v fyziologickom roztoku, kyslé alebo chlórované prúdy.
• Kavitácia / kolaps: Tvorba a zrútenie miestnej pár.
• Strach / mechanická únava: cyklické zaťaženie na montážnych rozhraniach alebo tenkých pier môže prasknúť/zhluku.
• Tepelný šok / podpalovanie: Rýchle teplotné výkyvy spôsobujú delamináciu povlaku alebo keramické praskanie.
• Zŕzganie / chemické ukladanie: mierka, Polymér alebo biologické filmy znižujú voľný priechod a atomizáciu zmeny.

Pochopenie toho, ktoré z vyššie uvedených dominuje vo vašom servise, vedie materiál a výber poťahovania.

Možnosti základnej materiálu

Povrchové inžinierstvo & Povlaky

• HVOF volfrám-karbid/kobalt (WC-CO) povlaky - hustý, mimoriadne odolný proti oderu. Najlepšie pre vysokú rýchlosť, brucho (Napr., opotrebovanie, ťažba).
  Typický rozsah s nanestou hrúbkou: 50–300 µm.
• Bez elektrotechniky (Postihnúť) - Rovnomerné pokrytie v zložitých geometriách; dobrá korózia + mierna odolnosť.
  Typická hrúbka: 8–30 µm. Používajte, kde záleží na korózii a nízkom trení.
• DLC (uhlík podobný diamantu) - ultra nízky trenie, dobré pre tekutiny náchylné na lepenie; tenký (pár µm) A najlepšie pre malé kontaktné oblasti (pinty, pery).
• Keramické prekrytie / spájkované keramické vložky (Al₂o₃, Sic) - Pre extrémne oderie; Používajte ako obetnú vložku pri výstupnom pere/kanáli.
  Keramika (≥92–99% al₂o₃) je bežná prax.
• Ptfe / fluórpolymér - Znížte znečistenie a priľnavosť (dobré v lepkavej, polymerizačné tekutiny); Obmedzený odpor opotrebenia. Typická hrúbka: 20–50 µm.
• Tvrdé pokovovanie - staršia technológia pre odolnosť proti opotrebeniu; Nahradené často HVOF WC-CO pre lepšie spojenie a charakteristiky opotrebenia.

Tip: Kombinujte substrát rezistentný na opotrebenie (Napr., duplexný) s ochranným prekrytím v zónach najhoršieho oblečenia (naliehavý, vstup).

5. Výrobné metódy špirálových dýz

Špirálové dýzy vyžadujú presnú geometriu na vytvorenie konzistentného kužeľa s dutím kužeľom.

Zvolená výrobná metóda priamo ovplyvňuje rozmerovú presnosť, kvalita povrchu, trvanlivosť, a náklady.

Odlievanie piesku

• Spracovanie: Roztavená zliatina sa naleje do oxidu kremičitého alebo pieskových foriem viazaných na živicu v tvare vzorov.
• Výhody: Nákladovo efektívne pre veľké veľkosti (DN ≥ 50 mm), Vhodné pre veľkoobjemové priemyselné aplikácie.
• Obmedzenia: Drsnosť (RA 6–12 µm) a rozmerové odchýlky vyžadujú sekundárne obrábanie.
• Žiadosti: Chladiace veže, spokojnosť, odsoľovanie.

Investičný casting (Proces strateného vosku)

• Spracovanie: Voskové vzory sú potiahnuté keramickou suspenziou, odvinutý, a naplnené roztavenou zliatinou.
• Výhody: Vynikajúca presnosť a povrchová úprava (RA 3-6 µm), Vyžaduje sa minimálne obrábanie.
• Obmedzenia: Vyššie náklady, obmedzenia veľkosti (≤ 300 mm).
• Žiadosti: Chemické rastliny, námorné sprejové systémy, ochrana proti požiaru.

CNC obrábanie

• Spracovanie: Špirálová geometria je rezaná priamo zo stĺpcových alebo odliatných medzerov pomocou mletia CNC 3–5; EDM pre tvrdé zliatiny.
• Výhody: Vysoká presnosť (± 0,01 mm), opakovateľnosť, a flexibilita pre úpravy dizajnu.
• Obmedzenia: MATERIÁLNE POTREBY A VÝROBKY NA KOMPLETNÉ ŠPIROVANIE.
• Žiadosti: Letectvo a kozmonautika, farmaceutiká, kritické atomizácia.

Aditívna výroba (3D Tlač)

• Spracovanie: Kovové prášky (316L, Odvoz, TI-6AL-4V) fúzovaná vrstva po vrstve cez SLM/DMLS.
• Výhody: Umožňuje komplexné geometrie nemožné prostredníctvom odlievania; rýchle prototypovanie a prispôsobenie.
• Obmedzenia: Vysoké výrobné náklady; vyžaduje následné spracovanie (Napr., elektropooling).
• Žiadosti: Návrhy na mieru/OEM, R&D, farmaceutické postrekovanie.

Keramické lisovanie & Spekajúci

• Spracovanie: Alumina alebo silikónové karbidové prášky stlačené a spekané >1,500° C.
• Výhody: Výnimočná tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu, Dlhá životnosť v brúsnom prostredí.
• Obmedzenia: Krehký; obvykle sa aplikuje skôr ako vložky ako na plné telá dýzy.
• Žiadosti: Ťažba, odrazenie ocele, ovládací manipulácia.

Kontrola kvality

• Rozmerová kontrola: Koordinovať meracie stroje (CMMS) vzorka 5% dýz na dávku, overovanie hĺbky kanála, pitch, a priemer výstupu proti kresbám OEM.
• Testovanie prietoku: Každá tryska je testovaná na 3, 10, a 30 lišta, aby sa zabezpečilo, že prietok sa zhoduje s špecifikáciami (± 2% odchýlka).
• Analýza sprejového vzoru: Vysokorýchlostné fotoaparáty (1,000 fps) a laserové difrakčné systémy (ISO 13320) Oveďte veľkosť a uniformitu kvapiek - neznížky s UC <85% sú odmietnuté.

6. Výhody a obmedzenia špirálových dýz

Výhody

• Široké rozprašovacie uhly a rovnomerné pokrytie s relatívne jednoduchou geometriou.
• Vysoký odpor v porovnaní s multimikro-orifice dutinové kužeľové dýzy.
• Trvanlivosť: Špirálový kanál distribuuje stres a znižuje lokalizovanú eróziu.
• Výkon: stabilita vzoru v širokom tlakovom pásme.
• Servisnosť: Vymeniteľné vložky alebo špirálové kazety zjednodušujú údržbu.

Obmedzenia

• Limity spektra kvapiek: Aj keď je všestranný, Špirálové dýzy nemusia dosiahnuť ultrafínnu atomizáciu (sub-50 µm) špecializovaných vysokotlakových dutých kužeľov víri.
• Zložitosť: Tesné špirálové tolerancie môžu byť náročné a nákladné pre veľmi malé kanály.
• Citlivosť na dizajn: Výstupná geometria pery je kritická - zlé dokončenie pery alebo dramaticky menia atomizáciu.
• Nie je to ideálne pre extrémne viskózne tekutiny Pokiaľ nie je zahrievané alebo špeciálne profilované.

7. Priemyselné aplikácie špirálových dýz

• Opotrebovanie & spracovanie kovu: nepretržitý, široký pokrytie sprej na odstránenie mierky a chladenia.
• Chladiace veže & vyparovacie chladenie: široké uhly rozprašovania na maximalizáciu kontaktnej plochy a odparovania.
• Potlačenie prachu & kontrola častíc: obvodové spreje v banských/cementových zariadeniach.
• Zvlhčenie / skleník: stabilné široké pokrytie so skromnými tlakmi.
• Ochrana proti požiaru (špeciálne varianty): Väčšie špirálové trysky používané v systémoch potopov a chladiče striekania.
• Chemické spracovanie & práčky: kde sa vyžaduje aj odpor a odolnosť proti korózii.

8. Bežné režimy zlyhania, Riešenie problémov, a zmiernenie

9. Porovnanie s inými typmi dýzy

10. Záver

Špirálové dýzy sú všestrannou rodinou priemyselných atomizátorov, ktoré vyvážia široké pokrytie, odpor, a robustná prevádzka.

Ich špirálová vnútorná geometria poskytuje výhody v servise a stabilite v mnohých konvenčných dizajnoch otvorov, najmä v drsnom priemyselnom prostredí.

Správny výber si vyžaduje pozornosť na vlastnosti tekutín, tlakový rozsah, minimálny voľný priechod a materiálová kompatibilita.

Pokroky vo výrobe a povlakoch naďalej rozširujú špirálovú dýzu do náročnejších aplikácií.

Časté otázky

Prečo zvoliť špirálovú trysku

• Dobre stabilita vzoru v širokom tlakovom pásme.
• Vyššia tolerancia ako mnoho dýz s dutinami s dutou kužeľom pre mikro-olidiá.
• Široké pokrytie schopnosť s jednou tryskou (znižuje počet dýzy).
• Vymeniteľné vložiť Návrhy zjednodušujú údržbu a nižšie náklady na životný cyklus v erozívnych prostrediach.

Sú špirálové dýzy citlivé na orientáciu?

Niektoré vzory tolerantné voči akejkoľvek orientácii; iné vyžadujú na udržanie symetrie vertikálnu orientáciu. Potvrďte s výrobcom.

Môžu špirálové trysky zvládnuť kalu?

Áno - bežne sa používajú na kalule a opustenie. Vyberte väčšie geometrie kanálov a tvrdé materiály (Hvof, keramika) pre drsnú službu suspenzie.

Do špirálových dýz vyžadujú špeciálne protiprúdové sity?

Áno - špecifikujte sitá, ktorých maximálny otvor ôk je ≤ 1/3 najmenšej špirálovej šírky špirálových kanálov, aby sa zabránilo zablokovaniu pri vyrovnávaní frekvencie údržby.