ФОРСУНКА Российский патент 2006 года по МПК F23D11/34 

Изобретение относится к двигателестроению, нефтехимической, топливной промышленности и к сфере эксплуатации энергетических установок, где производят впрыскивание и распыление топлива.

Известны аналогичные форсунки, предназначенные для впрыскивания и распыления топлива (патент 2047049, F 23 D, 11/00, 14/00, 04.12.92, БИ 30, 95; патент 2039883, F 02 M 67/10, 30.10.91, БИ 20, 95; патент 1417560, F 23 D, 11/04, 20.08.86, БИ 26, 97), содержащие корпус, камеру смешения, сопло, топливоподающую трубу и элементы закрутки потока, обеспечивающие распыление впрыскиваемого топлива, что необходимо для его качественного сгорания. Однако форсунки-аналоги не обеспечивают необходимой степени распыла топлива, что создает неполноту сгорания - высокую концентрацию дымности, выбросы СО, NO и др.

В качестве прототипа по своей технической сущности наиболее близко подходит техническое решение - форсунка (патенте 2039883, 6 F 02 M 67/10, 30.10.91, БИ, 20, 95). Она содержит корпус, топливоподающую трубу, камеру с входом и выходом, сопло и элементы закрутки - основную и дополнительные проставки. Форсунка позволяет повысить качество распыливания топлива за счет создания в ней акустических колебаний. Однако качество распыла топлива форсунки прототипа остается недостаточным.

Заявляемое изобретение - форсунка лишена указанного недостатка.

Сущность изобретения состоит в том, что форсунка, содержащая корпус, камеру с кольцевым зазором, имеющую вход и выход, сопло, топливоподающую трубу, сообщенные с камерой смешения, элементы закрутки потока основную, первую и вторую дополнительные проставки, которая дополнительно снабжена завихрителем, размещенным в центральном отверстии крышки, при этом первая из дополнительных проставок содержит полость, образующую вторую камеру смешения и дополнительного сопла, соединяющего ее с основной проставкой, а вторая дополнительная проставка установлена вслед за первой дополнительной проставкой и выполнена с осевыми спиральными каналами, предназначенными для создания турбулентности и акустических колебаний в полости, центральном отверстии крышки, кольцевом зазоре корпуса и во второй камере смешения.

Анализ формулы изобретения показывает, что введены новые элементы: завихритель на входе, размещенный в крышке форсунки, первую дополнительную проставку, содержащую первую камеру смешения и сопло, основную проставку, также содержащую камеру смешения и сопло и соединенную со второй дополнительной проставкой. При этом известные элементы выполнены по-иному: первая из дополнительных проставок выполнена в виде полости, образующей камеру смешения. В торце, соединяющем ее с основной проставкой, выполнено сопло. Вторая дополнительная проставка выполнена с осевыми спиральными каналами и соединена с первой дополнительной проставкой.

Эти признаки, отсутствующие в прототипе и известных технических решениях, позволяют решить техническую задачу: повысить интенсивность турбулентности и акустические колебания, улучшающие распыл топлива, поступающего во вторую, а затем в первую камеру смешения и через сопло наружу при достижении более высокой дисперсности распыла. Поэтому названные отличительные признаки являются существенными.

Заявка содержит следующие графические материалы: фиг.1 - продольный осевой разрез форсунки, фиг.2 - поперечный разрез АА - по осевой проставке; фиг.3 - поперечный разрез ББ - по первой дополнительной проставке; фиг.4 - поперечный разрез ВВ - по второй дополнительной проставке, фиг.5 - сечение ГГ на фиг.1.

Форсунка по фиг.1 содержит корпус 1, в котором установлена основная проставка 2, имеющая сопло 3. С основной проставкой 2 неподвижно соединена первая дополнительная проставка 4, выполняющая роль второй камеры смешения 5. Вторая камера смешения 5 соединена с первой камерой смешения 6 посредством второго сопла 7. Основная проставка 2 и первая дополнительная проставка 4 (см. фиг.2 и 3) снабжены тангенциальными каналами 8, 9 соответственно. Вторая дополнительная проставка 10 выполнена с осевыми спиральными каналами 11 и по посадке соединена одновременно с корпусом 1 и первой дополнительной проставкой 4. Причем в соединении с корпусом 1 и второй проставки 10 установлено уплотняющее кольцо 12. Осевые спиральные каналы 11 служат для соединения полости 13, крышки 14 с кольцевым зазором 15 в корпусе 1. Перемычки 16 между осевыми спиральными каналами 11 имеют аэродинамическую форму крыла самолета. Вся цепочка от крышки 14, корпуса 1, основной проставки 2, первой дополнительной проставки 4, второй дополнительной проставки 10 и обоймы 17 стянуты посредством болтов 18 через прокладку 19. Топливоподающая труба 20 соединена с крышкой 14 посредством гайки 21 и зафиксирована предохранительной проволокой 22. В центральном отверстии 23 крышки 14 расположен завихритель 24, закрепленный, например, при помощи сварки. Завихритель 24 представляет собой пластину спиралеобразной формы (фиг.5). Форсунку устанавливают на объекте 25 посредством болтов 26 и уплотнителя 27.

Форсунка работает следующим образом. Топливо по топливоподающей трубе 20 поступает в центральное отверстие 23 крышки 14. Проходит через завихритель 24 в полость 13 закрученным потоком. Закрученный поток топлива через осевые спиральные каналы 11 поступает одновременно в кольцевой зазор 15 корпуса 1 и во вторую камеру 5 смешения. Из второй камеры 5 смешения через второе сопло 7 еще более закрученный поток поступает в первую камеру 6 смешения. Скорость второго потока, идущего через тангенциальные каналы 9, значительно увеличивается. При смешивании с первым потоком, усиливающим скорость вращения и дисперсность, жидкость поступает через второе сопло 7 в первую камеру смешения 6. Одновременно третий поток из кольцевого зазора 15 через тангенциальные каналы 8 также поступает в первую камеру смешения 6. В итоге образуется высокоскоростной и высокодисперсный поток топлива 28, выходящий из сопла 3. Благодаря отмеченному, достигается высокая интенсивность турбулентности и акустических колебаний, скорости истечения потока 28, т.e. более высококачественное распыление топлива.

Пример реализации форсунки. Форсунки были использованы для подготовки водотопливных эмульсий (ВТЭ) на судовых котлах КВА-1,0/5 танкера «Волгонефть-250» ОАО ВНП «Волготанкер». Расход топлива л/ч при работе двух котлов на подогреве мазута марки 100:

- на дизельном топливе 130,

- на ВТЭ 117

т.е. экономия составит 9%.

При этом обеспечивали снижение экологически вредных выбросов в отработавших газах, мг/м³

Токсичные выбросыНа дизельном топливеНа ВТЭ (15% H₂O)УменьшениеСо52...3на 40...60%NO_x4010...12в 3...4 разаСН1500800на 53%

Экономическая эффективность использования форсунки может быть определена из сравнения экономии топлива, уменьшения экологически вредных выбросов и дополнительных затрат на оснащение новой форсункой и системой управления ею.

Изобретение относится к двигателестроению, нефтехимической промышленности, где производят впрыскивание и распыление топлива, и обеспечивает повышение качества распыления топлива за счет обеспечения более высокой дисперсности распыла. Этот технический результат достигается тем, что в форсунке, содержащей корпус, имеющий камеру смешения с кольцевым зазором с входом и выходом, сопло, топливоподающую трубу, сообщенные с камерой смешения, элементы закрутки потока, основную, первую и вторую дополнительные проставки, согласно изобретению форсунка дополнительно снабжена завихрителем, размещенным в центральном отверстии крышки, при этом первая из дополнительных проставок содержит полость, образующую вторую камеру смешения с дополнительным соплом, соединяющим ее с основной проставкой, а вторая дополнительная проставка установлена вслед за первой дополнительной проставкой и выполнена с осевыми спиральными каналами, предназначенными для создания закрутки и акустических колебаний в полости, центральном отверстии крышки, кольцевом зазоре и во второй камере смешения. 5 ил.

Форсунка, содержащая корпус, имеющий камеру смешения с кольцевым зазором с входом и выходом, сопло, топливоподающую трубу, сообщенные с камерой смешения, элементы закрутки потока, основную, первую и вторую дополнительные проставки, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена завихрителем, размещенным в центральном отверстии крышки, при этом первая из дополнительных проставок содержит полость, образующую вторую камеру смешения с дополнительным соплом, соединяющим ее с основной проставкой, а вторая дополнительная проставка установлена вслед за первой дополнительной проставкой и выполнена с осевыми спиральными каналами, предназначенными для создания закрутки и акустических колебаний в полости, центральном отверстии крышки, кольцевом зазоре и во второй камере смешения.