ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНЫЙ НАСОС-ФОРСУНКА Российский патент 2000 года по МПК F04F1/16 F02M51/06 F02M57/02 

Изобретение относится к области насосостроения, касается электроимпульсных насосов и может найти применение в различных отраслях техники как средство для перекачки и распыления жидкостей. В частности, изобретение может найти применение при подаче топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Известно устройство для подачи и распыления топлива в двигатели внутреннего сгорания [Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект. - М.: Машгиз 1955 г., стр. 39]. В цилиндрическом корпусе устройства расположены встречно направленные электроды, общая ось которых совпадает с осью корпуса. Выходной и входной штуцеры закреплены на корпусе радиально, на выходной штуцер надет распылитель. При подаче напряжения на электроды возникающий искровой разряд вызывает электрогидравлический удар. Ударная волна резко повышает давление жидкости, что приводит к ее выбросу через распылитель. Следствием того, что в устройстве не предусмотрены средства, организующие ориентацию фронта распространения ударной волны, оно является не эффективным.

Известен электрогидравлический насос [АС СССР 775408, МКИ F 04 F 1/16, опубл. 30.10.80] , предназначенный для перекачки жидкости и выброса ее из сопла под большим давлением, насос включает выполненную в корпусе рабочую камеру, снабженную всасывающим клапаном и параболическим отражателем, в полости которого перпендикулярно оси насоса размещены электроды электроразрядника. В корпусе устройства дополнительно выполнен газоотводный канал, выведенный в верхнюю часть рабочей камеры и снабженный нормально закрытым обратным клапаном, кинематически связанным с всасывавшим клапаном. Быстродействие и повышение производительности насоса обеспечиваются за счет удаления несконденсировавшихся паров перекачиваемой жидкости на каждом такте всасывания через газоотводный канал с обратным клапаном. Это же повышает степень заполнения рабочей камеры перекачиваемой жидкостью и снижает вероятность попадания газовых пузырей в зону электроразряда. Однако ввиду того, что клапанный механизм находится внутри корпуса и подвергается воздействию гидравлического удара, то такие повышенные нагрузки выводят клапанный механизм из строя.

В качестве прототипа выбран электроимпульсный насос [АС СССР 781399, МКИ F 04 F 1/16, опубл. 23.11.80]. Насос содержит сопло, соединенное с рабочей камерой, в которой имеется параболический отражатель и электроды, соединенные с источником питания, установленные в плоскости, проходящей через фокус отражателя. Подводы рабочей жидкости выполнены в виде тангенциальных каналов, расположенных в зоне цилиндрической проточки, имеющейся на внутренней поверхности рабочей камеры. На выходе из сопла устройства установлен датчик давления. Конструктивное выполнение узла подвода жидкости препятствует выбросу жидкости из рабочей камеры в момент гидравлического удара, что позволяет отказаться от клапанов и повышает надежность конструкции. Датчик давления обеспечивает цикличность работы насоса, т.к. по его сигналу в момент прекращения истечения жидкости из сопла подается новый импульс напряжения на электроды и процесс выброса жидкости повторяется.

Однако в прототипе сложно осуществлять регулирования объема подачи жидкости за цикл в широких пределах, т.к. это регулирование может осуществляться только путем изменения параметров электрического разряда, что может привести к срыву процесса.

Техническая задача, поставленная в основу изобретения, - обеспечение регулирования объема подаваемой насосом жидкости за один электрический разряд при неизменных параметрах разряда.

Поставленная задача решается тем, что в электроимпульсном насосе-форсунке, включающем сопло, соединенное с рабочей камерой, на внутренней поверхности стенки которой имеется цилиндрическая проточка, в зоне которой выполнены тангенциальные каналы подачи рабочей жидкости, соединяемые с подводящей магистралью, и установленные в камере параболический отражатель и электроды, оси которых находятся в плоскости, проходящей через фокус отражателя, согласно изобретению в центральной части отражателя дополнительно выполнен осевой отводной канал, соединяемый с подводящей магистралью и снабженный устройством изменения его проходного сечения, которое выполнено в виде, обеспечивающем его быстродействие, соизмеримое с периодом электрического разряда. В качестве такого устройства могут быть использованы различные конструкции, удовлетворяющие указанным требованиям, которые изменяют проходное сечение канала от минимального, не равного нулю значения, до максимального, т. е. устройство не должно перекрывать проходное сечение канала. Целесообразно выполнение устройства изменения проходного сечения отводного канала в виде электромагнитного клапана с рабочим органом в форме иглы, установленной соосно отводному каналу.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлен осевой разрез устройства.

Электроимпульсный насос-форсунка включает сопло 1 и соединенную с ним в единое целое рабочую камеру 2. На внутренней поверхности стенки рабочей камеры 2 выполнена кольцевая проточка 3 с тангенциальными каналами 4 подачи рабочей жидкости, соединенными с первым штуцером 5 подводящей магистрали. В камере 2 имеется параболический отражатель 6 с осевым отводным каналом 7, который соединен со вторым штуцером 8 подводящей магистрали. В осевом отводном канале 7 установлен электромагнитный клапан 9 с рабочим органом - иглой 10, соосной осевому отводному каналу.

В плоскости, проходящей через фокус отражателя 6, находятся встречно ориентированные электроды 11, подсоединенные к источнику питания (не показан). Управляющая цепь 12 источника питания через электронный блок задержки 13 соединена с электромагнитным клапаном.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии игла 10 находится в положении, при котором проходное сечение отводного канала 7 является минимальным. Путем нагнетания рабочей жидкости через первый штуцер 5 подводящей магистрали происходит заполнение рабочей камеры 2. При подаче напряжения на электроды 11 между ними происходит электрический разряд, вызывающий электрогидравлический удар. Ударная волна фокусируется отражателем 6, который направляет волну в сторону сопла. В этот момент через блок задержки 13 подается сигнал на клапан 9 и игла 10 осуществляет движение, увеличивая проходное сечение отводного канала 7. Под воздействием ударной волны перекачиваемая жидкость выбрасывается из сопла. При этом одновременно часть жидкости из камеры 2 поступает под давлением в отводной канал 7 и далее по второму штуцеру 8 в подводящую магистраль. Таким образом, отводной канал позволяет часть жидкости, находящейся в камере, отводить обратно в подводящую магистраль и тем самым уменьшать количество жидкости, выбрасываемой через сопло. Изменение проходного сечения отводного канала за счет изменения момента начала движения иглы (что осуществляется при помощи электронного блока задержки 13) обеспечивает возможность регулирования количества жидкости, сбрасываемой обратно в подводящую магистраль. Это позволяет изменять количество выбрасываемой из сопла жидкости за один электрический разряд при неизменных параметрах разряда.

При прекращении разряда между электродами 11 на электромагнитный клапан 9 также прекращается подача напряжения и игла 10 возвращается в исходное положение, затем цикл повторяется.

В процессе работы электроимпульсного насоса-форсунки тангенциальные каналы препятствуют выбросу жидкости из камеры 2 через первый штуцер 5 в подводящую магистраль в момент гидравлического удара.

Регулирование объема подачи жидкости за один разряд позволяет применять насос-форсунку для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, сверхвысокое давление впрыска и отсутствие прецензионных пар позволяют подавать в двигатель любое жидкое углеводородное топливо, в том числе со взвешенными частицами.

Изобретение предназначено для использования в машиностроении и в других отраслях техники как средство для перекачивания и распыления различных жидкостей. Насос-форсунка содержит сопло и рабочую камеру, на внутренней поверхности которой выполнена кольцевая проточка с тангенциальными каналами подачи рабочей жидкости. В камере имеется параболический отражатель с осевым отводным каналом, соединенным с подводящей магистралью. В отводном канале установлен электромагнитный клапан с рабочим органом - иглой. В рабочей камере в плоскости, проходящей через фокус отражателя, установлены электроды, подсоединенные к источнику питания, управляющая цепь которого через электронный блок задержки соединена с электромагнитным клапаном. Изобретение обеспечивает регулирование подачи жидкости, а сверхвысокое давление впрыска и отсутствие прецизионных пар позволяют подавать в двигатель практически любое жидкое углеводородное топливо, в том числе и со взвешенными частицами. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Электроимпульсный насос-форсунка, включающий сопло, соединенное с рабочей камерой, на внутренней поверхности стенки камеры имеется цилиндрическая проточка, в зоне которой выполнены тангенциальные каналы подачи рабочей жидкости, соединяемые с подводящей магистралью, и установленные в камере параболический отражатель и электроды, оси которых находятся в плоскости, проходящей через фокус отражателя, отличающийся тем, что в центральной части отражателя дополнительно выполнен осевой отводной канал, соединяемый с подводящей магистралью и снабженный устройством изменения его проходного сечения, которое выполнено в виде, обеспечивающем его быстродействие, соизмеримое с периодом электрического разряда. 2. Электроимпульсный насос-форсунка по п.1, отличающийся тем, что устройство изменения проходного сечения отводного канала выполнено в виде электромагнитного клапана с рабочим органом в форме иглы, установленной соосно отводному каналу.