АКУСТИЧЕСКАЯ ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 2003 года по МПК F23D11/10 F23R3/28 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в устройствах для сжигания топлива, преимущественно в газотурбинных двигателях и в технологических топочных устройствах.

Известна акустическая топливная форсунка, содержащая цилиндрическую вихревую камеру с подключенными к ней топливным соплом и тангенциально направленными через боковую стенку основными и дополнительными газовыми соплами, выходное сопло (см. SU 805006, МПК F 23 D 11/10, 1981).

Недостатками данного технического решения являются малая мощность акустических колебаний и невозможность регулирования угла и длины топливного факела, что бывает необходимым в случае применения форсунки в конкретных условиях камеры сгорания газотурбинного двигателя или топочного пространства технологических установок.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение мощности акустических колебаний и возможность регулирования параметров топливного факела.

Поставленная задача решается за счет того, что в акустической топливной форсунке, преимущественно для газотурбинных двигателей и технологических топочных устройств, содержащей цилиндрическую вихревую камеру с подключенными к ней топливным соплом и тангенциально направленными через боковую стенку основными и дополнительными газовыми соплами, выходное сопло, дополнительные газовые сопла выполнены в форме тангенциальных пазов, направленных в ту же сторону, что и основные, и расположены перед выходным соплом, а отношение диаметра вихревой камеры к эквивалентному диаметру газового сопла выбирается из соотношения

где n - число газовых сопел, d_э - эквивалентный диаметр газового сопла,

D - диаметр вихревой камеры,
F - суммарная площадь основных и дополнительных газовых сопел
π =3,14.

Поставленная задача достигается также за счет того, что выходное сопло может быть выполнено съемным для регулирования длины факела горения путем изменения диаметра выходного сопла.

Поставленная задача решается также за счет того, что тангенциальные пазы выполнены прямоугольной формы.

На фиг.1 представлен общий вид акустической топливной форсунки, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1.

Акустическая топливная форсунка содержит цилиндрическую вихревую камеру 1 с тангенциально направленными на боковую стенку газовыми соплами 2 и топливным соплом 3. На срезе форсунки установлено выходное сопло 4, при этом перед выходным соплом 4 расположены дополнительные газовые сопла в форме тангенциальных прямоугольных пазов 5, направленные в ту же сторону, что и основные газовые сопла 2. Выходное сопло 4 присоединено к цилиндрической вихревой камере 1 с помощью накидной гайки 6, что позволяет легко заменить сопло 4 на аналогичное с другим диаметром 7.

При подаче сжатого газа (водяного пара, воздуха) через основные газовые сопла 2 и дополнительные газовые сопла в форме прямоугольных пазов 5 в цилиндрическую вихревую камеру 1 в последней возникают акустические колебания, разрушающие частицы топлива, поступающего в цилиндрическую вихревую камеру через топливное сопло 3, на мелкие капли. На выходе из выходного сопла 4 образуется топливный факел, корневой угол которого формируется под воздействием сжатого газа, поступающего через дополнительные тангенциально направленные прямоугольные пазы 5, а длина топливного факела регулируется диаметром 7 выходного сопла 4. Увеличение размеров тангенциальных прямоугольных пазов 5 приводит к снижению угла факела, а увеличение диаметра 7 выходного сопла 4 приводит к уменьшению длины топливного факела.

Подача сжатого газа через указанные тангенциальные прямоугольные пазы 5 позволяет воздействовать на величину корневого угла топливного факела. Кроме того, усовершенствованная акустическая топливная форсунка снабжена легкосъемным выходным соплом 4, что позволяет, изменяя диаметр его выходного отверстия, воздействовать на длину факела. Это бывает необходимо для применения форсунки в топочных устройствах и камерах сгорания газотурбинного двигателя.

Поддержание указанного в формуле соотношения между геометрическими размерами акустической топливной форсунки и выполнение дополнительных тангенциальных прямоугольных пазов 5, однонаправленных основным газовым соплам 2, позволяют максимально использовать энергию сжатого газа для обеспечения высокой мелкости распыла топлива, что особенно важно в случае использования в качестве топлива вязких жидкостей, например мазута.

Акустическая топливная форсунка, преимущественно для газотурбинного двигателя и технологического топливного устройства, содержит цилиндрическую вихревую камеру с подключенными к ней топливным соплом и тангенциально направленными через боковую стенку основными и дополнительными газовыми соплами, выходное сопло. Дополнительные газовые сопла выполнены в форме тангенциальных пазов, направленных в ту же сторону, что и основные, и расположенных перед выходным соплом. Отношение диаметра вихревой камеры к эквивалентному диаметру газового сопла выбирается из соотношения, защищаемого настоящим изобретением. Изобретение увеличивает мощность акустических колебаний и позволяет регулировать параметры топливного факела. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Акустическая топливная форсунка, преимущественно для газотурбинного двигателя и технологического топливного устройства, содержащая цилиндрическую вихревую камеру с подключенными к ней топливным соплом и тангенциально направленными через боковую стенку основными и дополнительными газовыми соплами, выходное сопло, отличающаяся тем, что дополнительные газовые сопла выполнены в форме тангенциальных пазов, направленных в ту же сторону, что и основные, и расположенных перед выходным соплом, а отношение диаметра вихревой камеры к эквивалентному диаметру газового сопла выбирается из соотношения

где n - число газовых сопел;
d_э- эквивалентный диаметр газового сопла,

D - диаметр вихревой камеры;
F - суммарная площадь основных и дополнительных газовых сопел;
π= 3,14. 2. Акустическая топливная форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что выходное сопло выполнено съемным для регулирования длины факела горения путем изменения диаметра выходного сопла. 3. Акустическая топливная форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что тангенциальные пазы выполнены прямоугольной формы.