Спиральные форсунки: устройство, преимущества и применение

Спиральные форсунки применяются в промышленных системах, где требуется полноконусное или полоконусное распыление, высокая производительность и конструкция с большим свободным проходом.

В отличие от многих традиционных полноконусных форсунок с внутренним завихрителем, спиральная форсунка формирует распыл благодаря специальной геометрии наружной спирали. Поток жидкости выходит из сопла и последовательно взаимодействует с поверхностью спирали, формируя характерный конус распыла.

Такая конструкция особенно интересна для охлаждения, мойки, пылеподавления, орошения и других промышленных процессов, где необходимо сочетать высокий расход, широкий факел и устойчивость к загрязнениям.

Разберём устройство спиральной форсунки, её отличие от обычной полноконусной форсунки и основные параметры выбора SPJT.

1. Что такое спиральная форсунка

Спиральная форсунка — это гидравлическая форсунка характерной конструкции, в которой жидкость после выхода из внутреннего канала взаимодействует со спиральной поверхностью распыляющей части.

В результате формируется конусообразный факел.

В зависимости от исполнения спиральные форсунки могут формировать:

• полный конус;
• полый конус;
• различные углы распыла;
• различную производительность.

В каталоге B4S спиральные форсунки представлены серией SPJT.

Смотреть спиральные форсунки B4S SPJT →

2. Как устроена спиральная форсунка

Главная особенность конструкции хорошо заметна визуально: распыляющая часть имеет форму спирали.

Жидкость проходит через внутренний канал и выходит на спиральную поверхность.

На разных участках спирали поток отклоняется наружу и формирует несколько концентрических зон распыла, которые вместе образуют общий конус.

Именно поэтому факел спиральной форсунки по своей внутренней структуре отличается от факела классической полноконусной форсунки с завихрителем.

3. Чем SPJT отличается от обычной полноконусной форсунки

Классическая полноконусная форсунка часто использует внутренний завихритель.

Жидкость закручивается внутри форсунки, после чего выходит из сопла в виде конусообразного факела.

В спиральной SPJT принцип другой: характер распыла формируется геометрией наружной спиральной части.

Поэтому SPJT и обычную полноконусную форсунку нельзя считать полностью одинаковыми только потому, что обе формируют конус.

4. Главное преимущество — большой свободный проход

Одно из ключевых преимуществ спиральной конструкции — отсутствие сложного внутреннего завихрителя непосредственно в зоне формирования распыла.

Это позволяет получить относительно большой свободный проход.

На практике это особенно важно, если жидкость:

• содержит механические примеси;
• не идеально очищена;
• циркулирует в оборотной системе;
• содержит небольшие твёрдые частицы;
• используется в тяжёлых промышленных условиях.

Однако большой свободный проход не означает, что фильтрация вообще не нужна. Допустимый размер частиц всегда должен соответствовать конкретной форсунке и системе.

5. Почему спиральные форсунки меньше склонны к засорению

Вероятность засорения форсунки зависит от соотношения между размером загрязняющих частиц и минимальным свободным проходом.

Если внутри форсунки присутствуют узкие каналы или завихритель, крупная частица может заблокировать проход.

Спиральная конструкция позволяет уменьшить количество внутренних элементов, способных задерживать загрязнения.

Поэтому SPJT часто рассматривают для процессов, где устойчивость к засорению является одним из важных критериев.

Подробнее: почему засоряются форсунки и как подобрать фильтрацию →

6. Означает ли это, что SPJT невозможно засорить

Нет.

Любая форсунка имеет ограниченный проход.

Если частица больше минимального проходного сечения или в системе образуются:

• отложения;
• накипь;
• волокна;
• крупные механические загрязнения;
• продукты коррозии;

форсунка всё равно может работать нестабильно или засориться.

Правильная формулировка — спиральная конструкция может быть более устойчивой к загрязнениям по сравнению с конструкциями с меньшим свободным проходом.

7. Какие углы распыла бывают у SPJT

В линейке B4S SPJT представлены разные углы распыла, включая:

• 60°;
• 90°;
• 120°.

Выбор угла зависит от:

• размера обрабатываемой зоны;
• расстояния до объекта;
• необходимой плотности орошения;
• количества форсунок;
• геометрии оборудования.

Широкий угол позволяет покрыть большую площадь на том же расстоянии, но сам по себе не означает, что такая форсунка будет лучше для любого процесса.

8. Как угол влияет на ширину факела

Для предварительной геометрической оценки диаметра конуса можно использовать:

D = 2H × tan(α/2)

где:

• D — теоретический диаметр факела;
• H — расстояние от форсунки;
• α — угол распыла.

Например, при расстоянии 500 мм и угле 90°:

D = 2 × 500 × tan(45°) = 1000 мм

Для угла 120° на том же расстоянии:

D = 2 × 500 × tan(60°) ≈ 1732 мм

Это теоретическая геометрия. Реальная эффективная зона зависит от распределения жидкости, давления и условий процесса.

9. Почему широкий угол не всегда лучше

Форсунка 120° способна покрыть большую геометрическую область, чем 60° или 90° при одинаковом расстоянии.

Но одновременно жидкость распределяется по большей площади.

Если технологическому процессу требуется высокая интенсивность воздействия на ограниченную зону, более узкий угол может оказаться рациональнее.

Поэтому необходимо выбирать сочетание:

расход + угол + расстояние + требуемая площадь.

10. Расход спиральной форсунки

Линейка SPJT включает как относительно небольшие, так и очень высокие расходы.

Поэтому термин «спиральная форсунка» сам по себе ничего не говорит о производительности.

Необходимо смотреть конкретную модель и её рабочую точку.

Например, в каталоге B4S представлены модели с расходом:

• 5,5 л/мин при 3 бар;
• 10,3 л/мин при 3 бар;
• 15,3 л/мин при 3 бар;
• 31,7 л/мин при 3 бар;
• и значительно более высокой производительностью.

11. B4S 1/4 SPJT-12020 V4A — пример широкоугольной форсунки

Одна из моделей серии — B4S 1/4 SPJT-12020 V4A.

• резьба: 1/4;
• угол распыла: 120°;
• расход: 15,3 л/мин при 3 бар;
• материал: нержавеющая сталь AISI 316L.

Угол 120° позволяет сформировать широкий конус распыла, а исполнение из AISI 316L подходит для многих промышленных условий, где важна коррозионная стойкость.

Посмотреть B4S 1/4 SPJT-12020 V4A →

12. B4S 3/8 SPJT-9040 V4A — пример угла 90° и повышенного расхода

Другой вариант — B4S 3/8 SPJT-9040 V4A.

• резьба: 3/8;
• угол распыла: 90°;
• расход: 31,7 л/мин при 3 бар;
• материал: нержавеющая сталь AISI 316L.

По сравнению с предыдущим примером эта модель имеет более узкий угол 90°, но приблизительно вдвое больший расход при указанной рабочей точке.

Это хороший пример того, почему выбирать SPJT только по размеру резьбы или углу нельзя.

Посмотреть B4S 3/8 SPJT-9040 V4A →

13. Другие исполнения SPJT

Линейка включает множество сочетаний:

• разных размеров резьбы;
• углов 60°, 90° и 120°;
• различных расходов;
• металлических и полимерных материалов.

Поэтому при подборе лучше рассматривать не одну модель, а необходимую рабочую точку всей системы.

Посмотреть ещё одну спиральную форсунку B4S →

14. SPJT из нержавеющей стали AISI 316L

Часть спиральных форсунок B4S производится из нержавеющей стали AISI 316L.

Такой материал может применяться, когда важны:

• коррозионная стойкость;
• механическая прочность;
• температурная стойкость;
• работа в тяжёлых промышленных условиях.

Но выбор материала необходимо выполнять по химической совместимости с конкретной рабочей жидкостью.

15. SPJT из полипропилена

В линейке представлены также модели из полипропилена PP.

Полимерное исполнение может быть интересно благодаря:

• низкой массе;
• коррозионной стойкости к определённым средам;
• отсутствию коррозии, характерной для некоторых металлов;
• возможности применения в химических процессах при подтверждённой совместимости.

При этом необходимо учитывать допустимую температуру, давление и химическую стойкость конкретного материала.

Подробнее: как выбрать материал форсунки →

16. Металл или полипропилен — что выбрать

Нельзя сказать, что AISI 316L всегда лучше PP или наоборот.

Выбор зависит от:

• рабочей жидкости;
• температуры;
• давления;
• механических нагрузок;
• химической среды;
• условий монтажа.

Для одной системы оптимальным может быть AISI 316L, для другой — полипропилен.

17. Где применяются спиральные форсунки

SPJT могут использоваться в различных процессах, где требуется конусообразное орошение и соответствующая производительность.

Типичные направления:

• охлаждение;
• мойка;
• пылеподавление;
• орошение;
• газоочистка;
• скрубберы;
• химические процессы;
• пожаротушение и противопожарные системы;
• работа с оборотной или загрязнённой водой;
• другие процессы с высоким расходом жидкости.

Конкретная пригодность форсунки определяется параметрами процесса.

18. Спиральные форсунки для охлаждения

SPJT могут применяться для интенсивного водяного охлаждения, когда поверхность или технологический процесс допускает значительное количество воды.

Широкий конус позволяет орошать большую область, а высокий расход — интенсивно подавать жидкость в рабочую зону.

Но SPJT не следует путать с мелкодисперсными HCF.

Это разные классы форсунок.

Подробнее: какие форсунки использовать для охлаждения →

19. SPJT или HCF для охлаждения

Разницу хорошо показывает расход.

Например:

• B4S HCF2.3: 14,2 л/ч при 10 бар;
• B4S HCF10.3: 72,1 л/ч при 10 бар;
• B4S 1/4 SPJT-12020 V4A: 15,3 л/мин при 3 бар;
• B4S 3/8 SPJT-9040 V4A: 31,7 л/мин при 3 бар.

У HCF расход измеряется десятками литров в час, а у приведённых SPJT — десятками литров в минуту.

Поэтому:

• HCF — мелкодисперсное распыление, туман, испарительные процессы;
• SPJT — значительно более интенсивное водяное орошение.

20. Спиральные форсунки для пылеподавления

SPJT могут применяться в системах пылеподавления, если технологический процесс допускает интенсивное увлажнение материала.

Это может быть актуально при:

• работе с крупным минеральным материалом;
• дроблении;
• пересыпке;
• работе в тяжёлых промышленных условиях;
• необходимости большого расхода воды.

Если же необходимо минимизировать количество воды и воздействовать мелкими каплями на взвешенную пыль, следует также рассматривать HCF, CX или вода-воздух.

Подробнее: подбор форсунок для пылеподавления →

21. Спиральные форсунки для мойки

Конусообразное распыление SPJT можно применять в процессах орошения и мойки, где необходимо подать большой объём жидкости на определённую область.

Но важно отличать две задачи:

• ударная мойка поверхности;
• объёмное орошение большим количеством жидкости.

Если необходимо максимально концентрированное ударное воздействие на загрязнение, в некоторых процессах эффективнее плоскоструйная форсунка.

Если важнее объёмное орошение, SPJT может быть более подходящим вариантом.

22. Применение в скрубберах и газоочистке

В системах газоочистки форсунки используются для контакта жидкости с газовым потоком.

При выборе необходимо учитывать:

• требуемый расход жидкости;
• размер капель;
• скорость газа;
• геометрию аппарата;
• химический состав среды;
• устойчивость к загрязнениям;
• материал форсунки.

Спиральная конструкция может быть интересна в таких процессах благодаря высокой производительности и свободному проходу.

23. Применение при работе с оборотной водой

На производстве вода нередко используется повторно.

Оборотная жидкость может содержать:

• механические примеси;
• продукты технологического процесса;
• частицы коррозии;
• осадок.

В таких системах размер свободного прохода становится одним из ключевых параметров выбора форсунки.

Именно поэтому спиральная конструкция часто рассматривается для работы с менее чистыми жидкостями.

24. Как подобрать SPJT по расходу

Сначала необходимо определить необходимый расход одной точки распыления.

Если известен общий расход системы:

Q_nozzle = Q_system / N

где:

• Q_nozzle — требуемый расход одной форсунки;
• Q_system — общий расход;
• N — количество форсунок.

Например, если система должна подавать 120 л/мин через 4 одинаковые форсунки:

120 / 4 = 30 л/мин на одну форсунку

Далее подбирается ближайшая подходящая модель с учётом рабочего давления, угла и других параметров.

25. Как рассчитать общий расход нескольких SPJT

Для одинаковых форсунок:

Q_system = Q_nozzle × N

Например, четыре B4S 1/4 SPJT-12020 V4A при 3 бар:

15,3 × 4 = 61,2 л/мин

В пересчёте на м³/ч:

61,2 × 0,06 = 3,672 м³/ч

Именно такой расход необходимо учитывать при предварительном выборе насоса.

26. Пример с B4S 3/8 SPJT-9040 V4A

Если установить четыре форсунки с расходом 31,7 л/мин при 3 бар:

31,7 × 4 = 126,8 л/мин

В м³/ч:

126,8 × 0,06 ≈ 7,61 м³/ч

Это показывает, насколько быстро увеличивается общий расход системы при использовании высокопроизводительных SPJT.

27. Как давление влияет на расход

Для гидравлических форсунок расход обычно изменяется приблизительно пропорционально квадратному корню из отношения давлений, если свойства жидкости существенно не изменяются:

Q₂ = Q₁ × √(P₂ / P₁)

где:

• Q₁ — известный расход;
• Q₂ — расчётный расход;
• P₁ — исходное давление;
• P₂ — новое давление.

Например, если форсунка имеет расход 15,3 л/мин при 3 бар, предварительная оценка при 2 бар:

Q₂ = 15,3 × √(2/3) ≈ 12,5 л/мин

Для окончательного подбора следует использовать таблицу расходов конкретной форсунки.

28. Почему насос выбирают после форсунок

При проектировании новой системы сначала необходимо определить:

• тип форсунки;
• расход одной форсунки;
• количество;
• рабочее давление.

После этого рассчитывают суммарный расход и гидравлические потери.

Только затем можно корректно определить требуемую рабочую точку насоса.

Если сначала выбрать насос, а затем пытаться подобрать под него форсунки, параметры распыления могут оказаться не оптимальными для процесса.

29. Почему давление насоса не равно давлению на SPJT

Между насосом и форсункой возникают потери давления в:

• трубопроводах;
• фильтрах;
• клапанах;
• фитингах;
• коллекторах;
• отводах.

Поэтому при требуемых 3 бар непосредственно на форсунке насос должен обеспечивать достаточное давление с учётом всех потерь системы.

30. Как подобрать угол SPJT

Угол следует выбирать исходя из геометрии процесса.

60° — более концентрированный конус.

90° — промежуточный вариант.

120° — широкий факел для покрытия большой области на относительно небольшом расстоянии.

Но окончательный выбор должен учитывать не только диаметр факела, но и необходимую интенсивность подачи жидкости на единицу площади.

31. SPJT или обычная FCA — что выбрать

Обе серии могут формировать полный конус, но конструктивно они отличаются.

FCA стоит рассматривать, когда требуется классический полноконусный распыл с соответствующим распределением жидкости.

SPJT особенно интересна, когда важны:

• большой свободный проход;
• высокая производительность;
• простая спиральная конструкция;
• устойчивость к загрязнениям;
• широкий диапазон расходов.

Подробнее: полноконусные форсунки — принцип работы и подбор →

32. Типичные ошибки при выборе спиральной форсунки

32.1. Выбирать только по резьбе

Одинаковая резьба не означает одинаковый расход или угол распыла.

32.2. Всегда выбирать 120°

Максимально широкий угол подходит не для каждой задачи.

32.3. Не учитывать суммарный расход

Несколько высокопроизводительных SPJT могут потребовать очень большой производительности насоса.

32.4. Считать SPJT полностью незасоряемой

Большой свободный проход уменьшает риск засорения, но не исключает его.

32.5. Не учитывать материал

AISI 316L и PP имеют разные эксплуатационные свойства и ограничения.

32.6. Сравнивать SPJT и HCF как аналоги

Это разные типы форсунок с совершенно разными расходами и назначением.

32.7. Выбирать насос до форсунок

Сначала следует определить необходимый режим распыления.

32.8. Не учитывать качество жидкости

Даже устойчивой к загрязнениям форсунке необходима система, рассчитанная на фактическое качество рабочей среды.

33. Алгоритм подбора спиральной форсунки

Шаг 1. Определите технологическую задачу.

Шаг 2. Определите рабочую жидкость и её загрязнённость.

Шаг 3. Определите необходимый расход.

Шаг 4. Определите рабочее давление.

Шаг 5. Выберите угол распыла — например 60°, 90° или 120°.

Шаг 6. Определите расстояние до рабочей зоны.

Шаг 7. Рассчитайте требуемое количество форсунок.

Шаг 8. Определите необходимый материал.

Шаг 9. Проверьте размер резьбы и условия монтажа.

Шаг 10. Проверьте свободный проход относительно возможных загрязнений.

Шаг 11. Рассчитайте суммарный расход.

Шаг 12. Подберите насос и фильтрацию.

34. Какие данные нужны для подбора

Для инженерного подбора SPJT желательно предоставить:

• описание технологического процесса;
• какую жидкость необходимо распылять;
• наличие и размер загрязнений;
• требуемый расход;
• доступное давление;
• размер рабочей зоны;
• расстояние от форсунки до объекта;
• необходимый угол распыла;
• количество точек;
• температуру;
• химический состав среды;
• требуемый материал;
• размер присоединения;
• фото или чертёж оборудования.

35. Часто задаваемые вопросы

Что такое спиральная форсунка?

Это гидравлическая форсунка, в которой конусообразный распыл формируется благодаря специальной геометрии спиральной распыляющей части.

В чём преимущество SPJT?

Ключевые преимущества — большой свободный проход, высокая производительность, простая конструкция и широкий выбор углов, расходов и материалов.

Спиральная форсунка не засоряется?

Она может быть более устойчивой к загрязнениям благодаря большому свободному проходу, но полностью исключить засорение нельзя.

Что лучше — SPJT или FCA?

Зависит от процесса. FCA формирует классический полноконусный распыл, а SPJT имеет спиральную конструкцию и может быть особенно интересна при высоких расходах или работе с менее чистой жидкостью.

Какой угол выбрать — 60°, 90° или 120°?

Выбор зависит от требуемого диаметра факела, расстояния и необходимой интенсивности орошения.

Можно ли использовать SPJT для пылеподавления?

Да, если процесс допускает интенсивное орошение. Если необходимо минимизировать расход воды, следует также рассмотреть мелкодисперсные HCF, CX или вода-воздух.

Можно ли использовать SPJT для охлаждения?

Да. Спиральные форсунки применяются для интенсивного водяного охлаждения и орошения, если контакт объекта с соответствующим количеством воды допустим.

Какой материал лучше — AISI 316L или PP?

Материал выбирается по температуре, давлению, химической совместимости и механическим требованиям конкретного процесса.

36. Примеры спиральных форсунок B4S SPJT

36.1. B4S 1/4 SPJT-12020 V4A

B4S 1/4 SPJT-12020 V4A — резьба 1/4, угол 120°, расход 15,3 л/мин при 3 бар, AISI 316L.

36.2. B4S 3/8 SPJT-9040 V4A

B4S 3/8 SPJT-9040 V4A — резьба 3/8, угол 90°, расход 31,7 л/мин при 3 бар, AISI 316L.

36.3. Другие модели SPJT

В каталоге B4S представлены и другие варианты SPJT с различными углами, расходами, резьбами и материалами.

Посмотреть ещё одну модель B4S SPJT →

Смотреть все спиральные форсунки B4S →

37. Подбор спиральных форсунок B4S

При выборе SPJT важно учитывать не только резьбу и угол распыла, но также расход, рабочее давление, свободный проход, качество жидкости, материал и геометрию рабочей зоны.

Отправьте специалистам B4S описание процесса, необходимый расход и давление, информацию о рабочей жидкости, фото или чертёж оборудования.

Инженер B4S поможет подобрать подходящую SPJT, определить необходимое количество форсунок и предварительные параметры системы.

Получить консультацию и отправить заявку на подбор спиральных форсунок →