ФОРСУНКА АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ Российский патент 1997 года по МПК F23D11/10 

Изобретение относится к устройствам для распыливания жидкого топлива и может быть использовано при его сжигании в топках теплотехнических установок, а также для распыливания жидкостей в химической и пищевой промышленности.

Известна пневматическая форсунка камеры сгорания, содержащая корпус с диффузионным соплом, патрубки для подачи топлива и распылителя, выходной насадок с сопловыми отверстиями, с размещенным в нем дефлектором, причем суммарная площадь проходных сечений отверстий дефлектора, установленного перед сопловыми отверстиями, превышает в 1,5-2,2 раза суммарную площадь проходных сечений сопловых отверстий [1]
Недостаток этой форсунки в том, что суммарная площадь проходных отверстий дефлектора больше суммарной площади проходных сечений отверстий сопел, что снижает качество распыла.

Известна также форсунка, содержащая корпус с центральным жидкостным соплом и газовыми наклонно расположенными соплами и соосно расположенную смесительную камеру с сопловыми отверстиями [2]
Недостаток данного технического решения в том, что смесительная камера по ходу движения топливной смеси выполнена в начале в виде двух коротких резко расширяющихся цилиндров, сопряженных с сужающимся конусом, выход из которого последовательно соединен с цилиндром и сужающимся конусом, в боковой стенке которого сделаны сопловые отверстия. Такая конструкция смесительной камеры не обеспечивает тонкого распыла топлива, что снижает полноту его сгорания и повышает количество выбросов в атмосферу вредных газов.

Известна также эмульсионная форсунка, содержащая полый корпус, сообщающийся с источником вторичного воздуха, формирующего факел, и с размещенными в нем: завихрителем, выходным насадком и смесительной камерой, соединенной с источником сжатого воздуха и топлива, причем входной торец смесительной камеры выполнен в виде полусферы, а выходной с тангенциально размещенными в нем соплами, в виде тороидального участка, сопряженного с конусным отражателем. При этом вершина отражателя расположена выше экваториальной плоскости тора и размещена в сопле, подводящем сжатый воздух [3]
Недостатком данного технического решения является то, что распыл топлива осуществляется вначале воздухом высокого, а затем низкого давления, при этом в смесительной камере не предусмотрено тонкодисперсного распыла топлива, причем входной участок смесительной камеры оказывает высокое сопротивление движению топливной смеси, а выходной торец технологически сложно изготовить.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а также снижение содержания экологически вредных примесей в продуктах сгорания за счет повышения качества распыла и полноты сгорания топлива.

Цель достигается тем, что последовательно с корпусом форсунки соосно скреплена смесительная камера, входная торцовая стенка которой выполнена с тороидальной внутренней поверхностью, а у выходной внутренняя тороидальная поверхность с образованием отражателя получена вращением окружности вокруг ее хорды, совмещенной с осью смесительной камеры, при этом сопловые отверстия выполнены с суммарной площадью проходных сечений, превышающей суммарную площадь проходных сечений газового и жидкостного сопел.

Кроме того, внутренняя боковая поверхность смесительной камеры может быть выполнена сферической.

На фиг.1 изображена схема форсунки аэродинамической, разрез; на фиг.2 - схема внутренней боковой сферической поверхности смесительной камеры.

Форсунка аэродинамическая содержит полый корпус 1, в торце корпуса выполнено газовое сопло 2, в котором размещено топливное сопло 3, смонтированное во фланце 4, вместе с топливной питательной трубой 5 и шайбой 6.

Наружная поверхность торца корпуса 7, являющаяся входной стенкой смесительной камеры, выполнена тороидальной.

Через отверстие в боковой стенке полость корпуса соединена газовой питательной трубой 8 с источником сжатого воздуха или пара.

Со стороны газового и жидкостного сопел с корпусом скреплена смесительная камера 9, во вставном дне которой выполнены выходные сопла 10. Внутренний выходной торец смесительной камеры вместе с отражателем 11 образован единой тороидальной поверхностью 12, образованной вращением окружности 13 вокруг ее хорды 14, совмещенной с осью смесительной камеры.

Внутренние боковые стенки смесительной камеры могут иметь цилиндрическую или сферическую поверхность (фиг.2).

Места всех соединений выполняются плотными.

Форсунка работает следующим образом.

Сжатый воздух через питательную трубу 8 поступает в полость корпуса 1, затем через сопло 2 в смесительную камеру 9, из которой через сопла 10 направляется в топочное пространство.

После подачи воздуха в форсунку подают топливо.

Большая площадь поперечного сечения выходных сопел по сравнению с входными вызывает резкое расширение воздуха в смесительной камере, при этом воздух теряет часть кинетической энергии, которая расходуется на образование мощных тороидальных турбулентных потоков, на соударение частиц топлива между собой и со стенками смесительной камеры, что ведет к тонкодисперсному измельчению и равномерному распределению топлива по всему объему смесительной камеры. В результате из выходных сопел 10 вытекает мелкодисперсная равномерно распределенная по объему воздухотопливная смесь. При выходе в атмосферу топливо дополнительно дробится за счет резкого расширения воздуха. Регулируют факел таким образом, чтобы обеспечить рациональное количество избытка воздуха и отсутствие продуктов неполного сгорания на выходе из топки.

Управление режимом работы форсунки производят изменением подачи в нее воздуха и топлива.

Понижение сопротивления движению смеси в смесительной камере форсунки за счет изготовления плавных тороидальных переходов от одной поверхности к другой повышает качество распыла топлива при меньшем расходе распылителя (воздух или пар), обеспечивая тем самым более полное сгорание и минимальное содержание экологически вредных веществ, отходящих в атмосферу с продуктами сгорания.

Использование: в области энергетики для распыливания жидкого топлива. Сущность: входная торцовая стенка смесительной камеры выполнена с тороидальной внутренней поверхностью, сопловые отверстия выполнены с суммарной площадью проходных сечений, превышающей суммарную площадь проходных сечений газового и жидкостного сопел. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аэродинамическая форсунка, содержащая корпус с газовым и жидкостными соплами, соосную с корпусом смесительную камеру с торцевыми стенками, во входной из которых размещены указанные сопла, а выходная с внутренней стороны имеет конусный отражатель и тороидальный участок с сопловыми отверстиями, отличающаяся тем, что входная торцевая стенка выполнена с тороидальной внутренней поверхностью, а у выходной внутренняя тороидальная поверхность с образованием отражателя получена вращением окружности вокруг ее хорды, совмещенной с осью смесительной камеры, при этом сопловые отверстия выполнены с суммарной площадью проходных сечений, превышающей суммарную площадь проходных сечений газового и жидкостного сопл. 2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что смесительная камера выполнена со сферической боковой внутренней поверхностью.