ВИБРАЦИОННАЯ ФОРСУНКА Российский патент 2006 года по МПК F23D11/00 

Изобретение относится к средствам подачи и распыления топлива перед сжиганием.

Известна ультразвуковая форсунка, служащая для распыления жидкого топлива - см. авт.свид. СССР №901733 М. кл. F 23 D 11/38, 1984, она снабжена решеткой с наклоненными к центральной оси отверстиями, установленными в выходном участке центральной трубы на входе в резонаторную камеру.

Недостатком известной форсунки является конструктивная сложность изготовления и невысокая амплитуда возбуждаемых колебаний, что не позволяет получить оптимальные режимы обработки топлива. Кроме того применяемые ультразвуковые генераторы непрерывного действия имеют невысокую надежность в работе.

Известно также авт. свид. СССР №539206 М. кл. F 23 D 11/34, 1983 - «Акустическая горелка», содержащая форсунку и патрубок для подачи топлива в резонатор, выполненный в виде пружины.

К недостаткам известного изобретения следует отнести также невысокую надежность в работе ввиду сложной конструкции резонатора.

Известно также авт. свид. СССР №205195 М. кл. F 23 D 11/38, 1983, «Пневматическая форсунка», которая снабжена патрубком для подачи сжатого воздуха и соосно размещенной в нем питающей трубкой с центральным стержнем. Устройство предназначено для предупреждения забивания сопла форсунки, однако оно не позволяет получать мелкодисперсную структуру топлива и незначительно увеличивает процесс горения.

В качестве прототипа нами выбран патент РФ №2177112 М. кл. F 23 D 11/00, 2001, бюл. №35 «Вибрационная форсунка», предназначенная для сжигания жидкого топлива и состоящая из подводящего патрубка с участком из диамагнитного материала с обмоткой-индуктором, подключенным к генератору импульсов.

Известное изобретение, как показал опыт его практической эксплуатации (изобретение разработано сотрудниками Кубанского государственного аграрного университета), имеет достаточно высокую эффективность, однако его технические возможности при незначительном изменении конструкции, практически не требующие никаких финансовых затрат, могут быть существенно расширены.

Техническим решением задачи является повышение эффективности работы форсунки за счет увеличения частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний, расширения функциональных возможностей при существенно меньших энергетических затратах.

Задача достигается тем, что вибрационная форсунка для сжигания топлива, состоящая из подводящего патрубка, выполненного из ферромагнитного материала с участком диамагнитного материала с обмоткой-индуктором, подключенным к генератору импульсов, содержит стержень из ферромагнитного материала, размещенный по центру диамагнитного участка.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что за счет незначительных конструктивных изменений предложенного технического решения по сравнению с прототипом, а именно размещение ферромагнитного стержня по центру участка трубопровода из диамагнитного материала, позволяет увеличить магнитную индукцию на три порядка - см. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика. М., Колос, 1973 г. С.54-55. Немцов М.В., Шамаев Ю.М. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. М., Энергоиздат. 1981 г.

Значительное увеличение индукции и напряженности магнитного поля обеспечивает возможность создания в форсунке пондемоторных сил, а это, в свою очередь, позволяет создать в патрубке и распылителе форсунки продольных и поперечных колебаний более широкого спектра частот и амплитуд, т.е. использовать магнитострикционное преобразование энергии электромагнитных колебаний в энергию упругих механических колебаний (см. Попилов Л. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. Л., Машиностроение. 1971 г. С.462. Раздел «Магнитоимпульсная обработка»), и одновременно через систему диамагнитная вставка - ферромагнитный стержень электромагнитное поле непосредственно воздействует на жидкое топливо, подаваемое в распылитель.

Предложенное техническое решение позволяет получить более мелкодисперсную систему жидкого топлива на выходе из форсунки, что, во-первых, существенно повышает эффективность сгорания и уменьшает выброс вредных веществ, прежде всего окислов азота, в атмосферу, во вторых, за счет значительного увеличения напряженности магнитного поля существенно повышается удельная теплота сгорания топлива при воздействии на него энергией электромагнитных колебаний, т.к. при этом существенно повышается октановое число - см. патенты B.C.Патрасенко №2010609, №38752 и последние разработки НТЦ «Магнитотрон», г.Ростов-н/Д.

По данной патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне изобретения.

На чертеже представлена конфигурация предлагаемой вибрационной форсунки.

Жидкое топливо подается в патрубок 1, который содержит участок из диамагнитного материала 2 (наиболее распространена нержавеющая сталь), внутри которого размещен стержень (сердечник) из ферромагнитного материала 3. Форсунка содержит также распылитель 4, подающий топливо в топочную зону, а с внешней стороны участка 2 расположена обмотка-индуктор 5, подключенная к генератору импульсов 6.

Форсунка работает следующим образом.

При подаче топлива в патрубок 1 включается генератор импульсов 6, который создает электромагнитное поле в обмотке-индукторе 5, что приводит к созданию импульса вихревого тока в участке 2 и стержне 3, магнитное поле которых действует навстречу магнитному полю обмотки-индуктора 5. Результатом такого взаимодействия магнитных полей является возникновение электромагнитных сил, направленных (направление определяется по правилу Ленца) перпендикулярно векторам магнитной индукции «В» и тока «I», т.е. создается давление на поверхность участка 2. Это давление достигает многих сотен килограмм на квадратный метр трубы участка 2, вследствие чего возникают продольные и поперечные колебания более широкого спектра частот и амплитуд, чем в известных конструкциях, которые, воздействуя на жидкое топливо, способствуют получению более мелкодисперсного состава, а это, в свою очередь, позволяет получить большую эффективность сгорания топлива. - см. Ястребов П.П., Смирнов И.П. Электрооборудование. Электротехнология. М., Высшая школа. 1987 г. С.71-74. Раздел: «Магнитоимпульсные установки.

Размещение ферромагнитного стержня 3 внутри диамагнитного участка 2 существенно, по крайней мере, на три порядка повышает воздействие мощных электромагнитных импульсов непосредственно и на жидкое топливо, увеличивая его октановое число, что так же существенно повышает эффективность сгорания. Это особенно важно, учитывая тенденцию к непосредственному росту цен на органические виды топлива не только в России, но и за рубежом.

Изобретение относится к средствам подачи и распыления топлива перед сжиганием. Вибрационная форсунка для сгорания жидкого топлива состоит из подводящего патрубка, выполненного из ферромагнитного материала с участком из диамагнитного материала с обмоткой-индуктором, подключенным к генератору импульсов, по центру диамагнитного участка размещен стержень из ферромагнитного материала. Изобретение позволяет повысить эффективность работы форсунки за счет увеличения частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний, расширить функциональные возможности при существенно меньших энергетических затратах. 1 ил.

Вибрационная форсунка для сгорания жидкого топлива состоит из подводящего патрубка, выполненного из ферромагнитного материала с участком из диамагнитного материала с обмоткой-индуктором, подключенным к генератору импульсов, отличающаяся тем, что по центру диамагнитного участка размещен стержень из ферромагнитного материала.