СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ РАСПЫЛИТЕЛЕМ Российский патент 2002 года по МПК B05B1/00 B05B12/00 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике аэродисперсных потоков и может быть использовано для определения качества распыливания топлива при безмоторных испытаниях элементов топливной аппаратуры, в частности распылителя.

Известен способ определения дисперсности распыливания жидкости распылителем, основанный на явлении рассеяния плоской монохроматической волны света каплями аэродисперсного потока, заключающийся в многократной регистрации и усреднении интенсивности излучения, рассеянного в малых углах распыленной жидкостью при прохождении лазерного луча через отверстия в стенках светонепроницаемой камеры впрыска поперек направления впрыска распыленной жидкости [1].

Недостатком способа является невозможноcть его применения для аэродисперсных потоков из-за усреднения показателя дисперсности распыливания жидкости распылителем в различных фазах развития нестационарной струи и низкие функциональные возможности определения дисперсности распыливания жидкости распылителем в объеме аэродисперсного потока из-за необходимости проведения многократных измерений в различных направлениях сечения анализируемого объема аэродисперсною потока.

Также известен способ определения дисперсности распыливания жидкости распылителем в аэродисперсных потоках, заключающийся в регистрации интенсивности излучения рассеянного света, проходящею через аэродисперсный поток, от стробоскопического источника на фотопленку с последующим фотометрированием [2].

Недостатком способа является низкая точность, возникающая за счет нелинейности фоточувствительной характеристики фотопленки и нелинейности преобразования процесса фотометрирования фотопленки, а также низкие технологические возможности, не обеспечивающие измерение в режиме реального времени из-за необходимости проявки фотопленки и дополнительного этапа фотометрирования оптической плотности промежуточного носителя информации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ проверки функции распыливания распылителя, заключающийся в сравнении регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя. В качестве показателя излучения исследуемого распылителя используют контрастность изображения поверхности детекторной пластины, на которую производят однократное напыление, полученную от камеры. Соответствующий показатель излучения эталонного распылителя получают предварительно [3].

Недостатком данного способа является субъективность определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю и отсутствие возможности применения для определения качества распыливания в разных фазах развития аэродисперсных потоков жидкости из-за того, что на детекторной пластине остаются частицы жидкости в течение всего цикла распыливания; низкая точность вследствие появления дополнительных погрешностей, возникающих из-за разрушений структуры аэродисперсного потока, создаваемых детекторной пластиной, вносимой в исследуемый поток; отсутствие оперативности определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю вследствие узких технологических возможностей, обусловленных необходимостью подготовки поверхности детекторной пластины перед каждым циклом распыливания.

Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения объективности и оперативности определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю, повышения точности, а также обеспечения возможности применения для определения качества распыливания в разных фазах развития аэродисперсных потоков жидкости.

Для достижения названого технического результата в предлагаемом способе определения качества распыливания жидкости распылителем путем сравнения регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя в качестве показателей излучения просвечиваемого стробированием аэродисперсного потока жидкости используют следующие выражения:

где А_о - средняя интенсивность отраженного от аэродисперсного потока жидкости излучения для исследуемого распылителя;
А_nр - средняя интенсивность прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для исследуемого распылителя;
k_l - отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для исследуемого распылителя

где A_оэт - средняя интенсивность отраженного от аэродисперсного потока жидкости излучения для эталонного распылителя;
A_прэт - средняя интенсивность прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для эталонного распылителя;
k_эт - отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для эталонного распылителя,
определяя отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока и прошедшего аэродисперсный поток излучения в противоположных направлениях под малым углом относительно оси аэродисперсного потока жидкости, а сравнение показателей излучения просвечиваемого стробированием аэродисперсного потока жидкости исследуемого и эталонного распылителей производят в соответствии с выражением:
k_I ≥ k_эт (3).

Верхний предел которого где ξ - параметр, изменяющийся от 3 до 3,4 при разных n - относительный показатель преломления, где r - радиус частиц распыленной жидкости, λ - длина волны источника излучения [4].

Объективность определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю достигается путем однозначного определения отношения средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения.

Оперативность определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю обусловлена расширением технологических возможностей, связанным с отсутствием дополнительной подготовки поверхности перед каждым последующим циклом распыливания.

Повышение точности достигается определением качества распыливания жидкости распылителем по сравнению показателей излучения просвечиваемого стробированием аэродисперсного потока жидкости исследуемого и эталонного распылителей при отсутствии дополнительных погрешностей, возникающих из-за разрушений структуры аэродисперсного потока жидкости, так как не используются детекторные пластины.

Применение предлагаемого способа для определения качества распыливания в разных фазах развития аэродисперсных потоков жидкости обусловлено использованием выражений (1), (2), (3) без применения детекторной пластины, на которой остаются частицы жидкости в течение всего цикла распыливания.

Предлагаемый способ определения качества распыливания жидкости распылителем поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства для определения качества распыливания жидкости распылителем, реализующего этот способ.

Устройство для определения качества распыливания жидкости распылителем содержит исследуемый распылитель 1, который формирует аэродисперсный поток 2 жидкости, стробоскопический источник 3 светового излучения, операционный блок 4, выполняющий функцию сравнения отношения сигналов, получаемых от исследуемого распылителя 1 и эталонного распылителя, записанного ранее, телевизионные камеры 5 и 6 для снятия интенсивности светового излучения.

Стробоскопический источник 3 светового излучения, телевизионная камера 6, исследуемый распылитель 1, операционный блок 4 и телевизионная камера 5 связаны электрической схемой 7.

Телевизионные камеры 5 и 6 размещены в диаметрально противоположных направлениях под малым углом 8 к стробоскопическому источнику 3 светового излучения.

Способ определения качества распыливания жидкости распылителем осуществляется следующим образом.

Аэродисперсный поток 2, полученный распыливанием жидкости исследуемым распылителем 1, просвечивают стробированием от источника 3. Затем измеряют с помощью телевизионных камер 5 и 6 среднюю интенсивность отраженного от аэродисперсного потока 2 жидкости излучения в противоположных направлениях под малым углом 8 относительно оси аэродисперсного потока 2. Регистрируемое отношение средних интенсивносгей отраженного от аэродисперсного потока 2 жидкости и прошедшего аэродисперсный поток 2 жидкости излучения для исследуемого распылителя 1 в соответствии с выражением (1) и отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости излучения и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для эталонного распылителя в соответствии с выражением (2) используют в качестве показателей излучения исследуемого и эталонного распылителей. При этом показатель по выражению (2) определяют заранее.

По последующему сравнению через электрическую схему 7 с помощью операционного блока 4 показателей излучения исследуемого и эталонного распылителей в соответствии с выражением (3) судят о качестве распыливания жидкости исследуемым распылителем и соответствии исследуемого распылителя 1 эталонному распылителю.

Устройство для определения качества распыливания жидкости распылителем работает следующим образом. Исследуемым распылителем 1 жидкости формируется аэродисперсный поток 2. Этот поток просвечивается стробоскопическим источником 3 светового излучения. Камерами 5 и 6 осуществляется измерение показаний интенсивности светового излучения и передача через электрическую схему 7 операционному блоку 4, по которому, сравнивая отношение этих показаний с отношением значений интенсивности, полученных для эталонного распылителя жидкости, выносится решение о соответствии исследуемого распылителя 1 жидкости эталонному распылителю.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить объективность и оперативность определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю, повышение точности, возможность применения для определения качества распыливания в разных фазах развития аэродисперсных потоков жидкости.

Источники информации
1. Распыливание жидкости. Дитякин Ю.Ф., Клячко Л.А., Новиков Б.В., Ягодкин В.И. - М.: Машиностроение, 1977, с. 187-189.

2. Подача и распыливание топлива в дизелях. Астахов И.В., Трусов В.И.. Хачия А.С. и др. - М.: Машиностроение, 1971, с. 323.

3. Зaявкa JP B 61-51730 MKИ⁴ G 01 М 19/00, В 05 В 1/00 (прототип).

4. Распространение света в плотно упакованных дисперсных средах. Иванов А.П., Лойко В.А., Дик В.П.- М.: Наука и техника, 1988, с. 146-148.

Использование: экспериментальная гидродинамика аэродисперсных потоков, а именно определение качества распыливания топлива при безмоторных испытаниях элементов топливной аппаратуры, в частности распылителя. Сущность изобретения: аэродисперсный поток, полученный распыливанием жидкости исследуемым распылителем, просвечивают стробированием. С помощью телевизионных камер измеряют среднюю интенсивность отраженного от аэродисперсного потока жидкости излучения и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения в противоположных направлениях под малым углом относительно оси аэродисперсного потока жидкости. Регистрируемое отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для исследуемого распылителя и заранее установленное отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для эталонного распылителя используют в качестве показателей излучения исследуемого и эталонного распылителей. Если этот показатель излучения исследуемого распылителя больше или равен показателю излучения эталонного распылителя, то делают вывод о соответствии исследуемого распылителя эталонному распылителю. Сравнение показателей излучения производят посредством операционного блока, электрически связанного с телевизионными камерами. Технический результат: обеспечение объективности и оперативности определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю, повышение точности, обеспечение возможности применения для определения качества распыливания в разных фазах развития аэродисперсных потоков жидкости. 1 ил.

Способ определения качества распыливания жидкости распылителем путем сравнения регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя, отличающийся тем, что в качестве показателей излучения просвечиваемого стробированием аэродисперсного потока жидкости используют следующие выражения:

где A_о - средняя интенсивность отраженного от аэродисперсного потока жидкости излучения для исследуемого распылителя;
A_пр - средняя интенсивность прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для исследуемого распылителя;
k₁ - отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для исследуемого распылителя,

где A_оэт - средняя интенсивность отраженного от аэродисперсного потока жидкости излучения для эталонного распылителя;
A_прэт - средняя интенсивность прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для эталонного распылителя;
k_эт - отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для эталонного распылителя,
определяя отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока и прошедшего аэродисперсный поток излучения в противоположных направлениях под малым углом относительно оси аэродисперсного потока жидкости, а сравнение показателей излучения просвечиваемого стробированием аэродисперсного потока жидкости исследуемого и эталонного распылителей производят в соответствии с выражением:
k₁ ≥ k_эт.