РАСПЫЛИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F02M61/10 F02M27/00 

Изобретение относится к системам смешения топлива с воздухом и может быть использовано для улучшения смесеобразования.

Известен распылитель форсунки [1] содержащий корпус с сопловым отверстием и центральный клапан с кольцевой проточкой, образующей камеру закручивания.

Недостатком данного распылителя является незначительная степень завихрения потока в кольцевой проточке. Кроме того, осевые движения клапана изменяют форму камеры закручивания и завихрения потока топлива принимают в ней неустойчивую форму неправильного вихря, эффективность которого существенно снижается.

Известно устройство для обработки топливовоздушной смеси, принятое за прототип [2] содержащее корпус с проточным каналом, в котором выполнены большой и малый диффузоры, в последнем из которых выполнена тороидальная полость.

Недостатком данного устройства является то, что в нем происходит обработка уже сформировавшейся взвеси частиц топлива в воздухе, фазовые превращения которых требуют значительных затрат энергии. Использование тороидальной полости в малом диффузоре для гомогенизационной обработки топливовоздушной смеси малоэффективно вследствие того, что в малый диффузор попадает лишь незначительная часть общего потока, тогда как большая его часть минует малый диффузор и обрабатывается только акустическими колебаниями тороидальной полости. Использование данного устройства возможно лишь в карбюраторных ДВС. Реализация его в системах впрыска топлива потребует значительных изменений существующих конструкций и разнесение форсунок впрыска топлива от цилиндров ДВС, что значительно снизит преимущества данного способа.

Поставлена задача расширить область применения и увеличить степень распыления топлива путем использования возникающих в тороидальной камере эффектов.

Поставленная задача решается так, что распылитель, содержащий корпус с проточным каналом, в котором расположен вихревой генератор, состоящий из последовательно выполненных входного канала, тороидальной камеры и выходного канала, и систему подачи топлива, согласно изобретению, входной канал вихревого генератора выполнен сопряженным с системой подачи топлива. Кроме того, тороидальная камера в сечении выполняется в виде большой части овала. Кроме того, тороидальная камера выполняется в виде сегментных камер. Кроме того, тороидальная камера выполняется сообщенной с окружающим пространством.

Сопряжение входного канала вихревого генератора с системой подачи топлива обеспечивает подачу топлива в тороидальную камеру, где оно получает вращательное движение, периодические пульсации которого создают струю кавитации на выходе из распылителя. Фактором, создающим эффект распыления, является схлопывание пузырьков топлива, вылетающих из тороидальной камеры, образующих кавитирующую струю, разрывающее их на мельчайшие частицы и равномерно распределяющее в воздушном потоке.

Выполнение тороидальной камеры в виде большой части овала приводит к растягиванию тороидального потока топлива, которое является дополнительным фактором, способствующим более интенсивному кавитационному измельчению частиц топлива.

Выполнение тороидальной камеры в виде сегментных камер разделяет общий поток топлива на несколько изолированных частей, каждая из которых генерирует свои пульсации потока. Разделение имеет цель предупредить образование в тороидальной камере разрывов и несплошностей потока, неизбежно возникнущих вследствие значительного градиента давлений и насыщенности растворенными газами, что приведет к исключению части объема тороидальной камеры от создания поля кавитации.

Сообщение полости тороидальной камеры с окружающим пространством обеспечивает значительное увеличение интенсивности кавитации, в результате инжекционного эффекта вращающегося в тороидальной камере потока, засасывающего воздух и растворяющего его в тороидальном потоке топлива.

Согласование распылителя возможно с любыми существующими системами питания ДВС, а также авиационными типами двигателей.

Новыми по сравнению с прототипом признаками являются сопряжение входного канала вихревого генератора с системой подачи топлива, выполнение сечения тороидальной камеры в виде большей части овала, выполнение тороидальной камеры в виде сегментных камер, а также сообщение полости тороидальной камеры с окружающим пространством.

На фиг. 1 показан продольный разрез распылителя, на фиг. 2 тороидальная камера в виде овала, на фиг. 3 поперечный разрез тороидальной камеры в виде сегментных камер, сообщенных с окружающим пространством.

Распылитель состоит из корпуса 1 с проточным каналом 2, вспрыскивающей форсунки 3, в сопле 4 которой выполнена тороидальная камера 5. Кроме того, сечение тороидальной камеры выполняется в виде овала 6. Кроме того, тороидальная камера выполняется в виде сегментных камер 7, сообщенных каналами 8 с окружающим пространством.

Распылитель (фиг. 1) работает следующим образом. Вспрыскиваемое топливо, попадая в тороидальную камеру 5, образует в ней тороидальный поток, пульсации которого приводят к возникновению на выходе сопла 4 кавитационного эффекта, в котором множество полученных пузырьков топлива разрываются на мельчайшие частицы, распыляющиеся в воздушном потоке. Полученная взвесь топливных частиц в воздухе сгорает с очень высокой эффективностью.

Распылитель (фиг. 2) с тороидальной камерой в виде овала 6 формирует вращательное движение топлива овальной формы, способствующее растягиванию тороидального вихря, пульсации которого приводят к значительно более мелкодисперсному распылению топлива за счет деления овального тороида на большее количество частей.

Распылитель (фиг. 2) отличается от предыдущего генерацией кавитационного поля в сегментных камерах 7, которые обеспечивают формирование нескольких вращательных потоков топлива, каждый из которых формирует кавитационное поле, сливающееся в общее поле кавитации на выходе сопла 4. Инжекционный эффект в камерах 7 засасывает воздух через каналы 8, значительно увеличивая интенсивность кавитационного поля.

Применение распылителя позволит существенно повысить степень распыления топлива путем использования кавитационного эффекта.

Применение распылителя возможно в любых системах питания всех типов двигателей и позволит увеличить их мощность и уменьшить расход топлива на 20-30%

Использование: двигателестроение, в частности системы смешения топлива с воздухом. Сущность изобретения: распылитель состоит из корпуса с проточным каналом, впрыскивающей форсунки. В сопле форсунки выполнена тороидальная камера. Сечение тороидальной камеры выполняется в виде овала. Тороидальная камера может выполняться в виде сегментных камер. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Распылитель, содержащий корпус с проточным каналом, в котором расположен вихревой генератор, состоящий из последовательно выполненных входного канала, тороидальной камеры и выходного канала, и системы подачи топлива, отличающийся тем, что входной канал вихревого генератора выполнен сопряженным с системой подачи топлива. 2. Распылитель по п.1, отличающийся тем, что тороидальная камера в сечении выполнена в виде большой части овала. 3. Распылитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что тороидальная камера выполнена в виде сегментных камер. 4. Распылитель по пп.1 3, отличающийся тем, что тороидальная камера выполнена сообщенной с окружающим пространством.