ФОРСУНКА С НАРУЖНОЙ РУБАШКОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F23D11/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в двигателях и энергоустановках (ЭУ) на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях одно и - многоразового использования (ЭУМИ) наземного, воздушного, аэрокосмического базирования.

Известно, что при эксплуатации воздушно-реактивных двигателей (ВРД), газотурбинных двигателей (ГТД) и ЭУ, ЭУМИ на жидких углеводородных горючих и охладителях происходит сокращение ресурса и возникают аварийные ситуации из-за негативного процесса осадкообразования в форсунках [1-14]. Например, форсунки ГТД марки НК-8-2У самолета Ту-154 через 900 циклов (часов) эксплуатации полностью закоксовываются [8, 9, 12-14, 18-21], что может привести к различным авариным ситуациям, связанным с потерей тяги, с образованием течи топлива, с пожаром и взрывом. Частичное закоксовывание форсунок может привести к частичной потере тяги. Частичное закоксовывание даже только одной форсунки также может привести к нерасчетному струйному распылу, к прогару жаровой трубы, к пожару и взрыву.

ГТД марки НК-8-2У также применяются [8, 9, 12-14] в качестве базовых двигателей на различных экранопланах. Данные ГТД, в том числе и конверсионные, широко применяются в качестве наземных ЭУМИ для разогрева и добычи битумных нефтей, для обеспечения перекачки природного газа по трубам на различные расстояния на станциях газоперекачки, в качестве стационарных электростанций, теплостанций и др. На станциях газоперекачки эти ЭУМИ, в основном, работают на газообразном метане, но в экстренных ситуациях могут работать и на жидких углеводородных горючих.

Одним из существующих способов борьбы с осадкообразованием, а точнее - с его предотвращением, в жидких углеводородных горючих и охладителях является способ внедрения различных присадок на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) [1-14]. Однако эти присадки предотвращают осадкообразование только до температуры 473 К, а при дальнейшем повышении нагрева металлической стенки, например, стенки форсунки, твердый осадок появляется, растет и выводит форсунку и весь двигатель или ЭУ, ЭУМИ из строя. Твердый углеродистый осадок появляется практически на всех стенках деталей форсунки, которые контактируют с жидким углеводородным горючим или охладителем, т.е. на стенках входных каналов форсунки, на топливном сетчатом фильтре, на стенках выходного канала распылителя форсунки.

Гораздо легче, безопаснее и экономически выгоднее вести борьбу с осадкообразованием уже на ранней стадии проектирования, расчета и создания двигателей и ЭУ, ЭУМИ, чем организовывать их очистку в ходе эксплуатации, без разборки двигателей и ЭУ, ЭУМИ или с их разборкой и ремонтом или заменой в заводских условиях.

Поэтому необходимо организовывать борьбу с этим очень опасным и негативным процессом уже в ходе проектирования, расчета и создания форсунок и самих двигателей и ЭУ, ЭУМИ на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка новой конструктивной схемы форсунки повышенных характеристик, в которой обеспечивается полное предотвращение негативного процесса осадкообразования или его замедление путем понижения температуры стенок форсунки до температуры 373 К и меньше за счет создания наружной рубашки охлаждения.

Данная техническая задача решается путем:

- проведения экспериментальных исследований негативного процесса осадкообразования в жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях;

- разработки новых способов борьбы с осадкообразованием в двигателях и ЭУ, ЭУМИ на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях;

- применения результатов экспериментальных исследований и различных существующих и перспективных способов борьбы с осадкообразованием при разработке и создании новых конструктивных схем форсунок, в том числе, с наружной рубашкой охлаждения, повышенных характеристик по ресурсу, надежности, эффективности, безопасности, экономичности и экологичности.

Анализ научно-технической литературы [1-7], а также экспериментальные исследования авторов предлагаемого изобретения [8-14, 20] с жидкими и газообразными углеводородными горючими и охладителями показали, что:

- негативный процесс осадкообразования в самих жидких углеводородных горючих и охладителях, т.е. процесс их термического разложения, начинается при их нагреве до температуры 373 К и более;

- негативный процесс осадкообразования на нагреваемых металлических деталях форсунки, контактирующих с жидким углеводородным горючим или охладителем, начинается при их нагреве до температуре 373 К и выше, при этом температура самого жидкого углеводородного горючего или охладителя может быть ниже данной температуры;

- при температуре металлических деталей форсунки и жидкого углеродного горючего или охладителя менее 373 К, осадок на их поверхностях не образуется; на основе этого был разработан новый и перспективный способ по предотвращению твердого углеродистого осадка на нагреваемой металлической поверхности;

- процесс уменьшения температуры стенок форсунки до температуры 373 К и меньше возможно увеличением скорости прокачки жидкого углеводородного горючего или охладителя, а также увеличением давления, например, было обнаружено, что в зоне критических давлений в жидких углеводородных горючих и охладителях из-за особенностей теплофизических свойств (ТФС) коэффициент теплоотдачи увеличивается в 2-3 раза, этот эффект возможно использовать при интенсификации теплоотдачи к жидким углеводородным горючим и охладителям в нагреваемых топливных каналах, в рубашках охлаждения, что будет способствовать уменьшению или предотвращению осадкообразования в конкретных конструктивных схемах двигателей и ЭУ, ЭУМИ; например, для жидкого углеводородного горючего марки ТС-1 зона критических давлений составляет: р_кр.=(1,6-2,2) МПа; на основе этих эффектов был разработан новый и перспективный способ по уменьшению и предотвращению твердых углеродистых осадков на нагреваемых металлических поверхностях;

- металлическая поверхность с искусственной шероховатостью в виде продольных, поперечных или кольцевых конических нарезок или винтовой конической резьбы с высотой зубьев (3-5) мм ограничивает рост слоя твердого углеродистого осадка на высоту зубьев; на основе этого был разработан новый и перспективный способ по ограничению роста твердого углеродистого осадка на нагреваемых металлических поверхностях (см. фиг.4, 5);

- структура слоя углеродистого осадка, который образовывается на нагреваемых металлических деталях форсунки в жидких углеводородных горючих и охладителях имеет твердую структуру от светло-коричневого до темно-коричневого и черного цветов;

- в газообразном метане негативный процесс осадкообразования на нагреваемых металлических поверхностях начинается при температуре 550 К.

- скорость осадкообразования в газообразном метане в 10 раз меньше, чем в жидких углеводородных горючих и охладителях;

- структура слоя углеродистого осадка на нагреваемых деталях форсунки в газообразном метане имеет рыхлую или «бархатную» структуру светло-серого цвета;

- увеличение коэффициента теплоотдачи к газообразному метану в условиях естественной конвекции в замкнутом объеме происходит при увеличении давления, а в условиях вынужденной - еще и при увеличении массовой скорости прокачки.

Патентный поиск охлаждаемых форсунок ВРД, ГТД, ЭУ, ЭУМИ показал, что:

1) информационные материалы о тепловой защите и охлаждении форсунок на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях различных ВРД, ГТД, ЭУ, ЭУМИ приведены и описаны в авторских свидетельствах СССР и в патентах на изобретения РФ: №№2272963, 2696158, 267205, 2388966, 2447362, 1562599 [15-19, 32]:

- в патенте (см. Лави A. (FR), Мартелли С., Мишо М., Родригес Ж., Тьепель А. Устройство охлаждения топливной форсунки камеры сгорания и топливная форсунка, содержащая это устройство (варианты) // Патент на изобретение РФ №2272963. Бюл. №9 от 27.03.2006 г. [15]) показана жидкостная струйная форсунка, в которой обеспечивается ее охлаждение и предотвращение осадкообразования путем особого расположения первой, второй и третьей подающих трубок, однако конкретно не указано, как будет осуществляться предотвращение осадкообразования на всех металлических деталях и во всех сложных местах данной форсунки, также не указано, до каких температур возможно охлаждение форсунки такими способами и системами охлаждения, не указаны, какие при этом должны соблюдаться рабочие параметры по давлению и скорости прокачки жидкого охладителя, не указаны возможные характеристики новой модернизированной форсунки по ресурсу и времени безопасной и надежной работы, по сравнению с исходной форсункой, а сама конструкция данной струйной форсунки - в корне отличается от рассматриваемой в предлагаемом изобретении центробежной форсунки ГТД марки НК-8-2У, т.к. в ней, к тому же, отсутствует камера смешения (отражатель) с системой подачи воздуха, с лопатками завихрителя и с отражательными стенками; т.о., данное изобретение может быть рассмотрено и учтено, лишь как аналог охлаждаемой форсунки, разработанной авторами предлагаемого изобретения;

- в патенте (см. Рустоми Б. (US), Гилла П.Д., Пайпер Д.С., Бандару Р.В. Теплоизолированная топливная форсунка для газотурбинного двигателя // Патент на изобретение РФ №2966158. Бюл. №22 от 31.07.2019 г. [16]) показана струйная форсунка с жидкостным и газовым подающими каналами, в которой обеспечивается ее охлаждение и предотвращение осадкообразования в ней путем дополнительного расположения внутри этих каналов защитных экранов, однако не указано: до каких температур возможно охладить детали такой форсунки предлагаемыми защитными экранами, с какими скоростями прокачки жидкого и газообразного горючих, их первоначальными температурами и давлениями в топливной системе обеспечивается охлаждение всей форсунки для предотвращения осадкообразования, на сколько увеличивается ресурс и время безопасной, надежной и безаварийной работы форсунки, также не указано, в каком состоянии, в жидком или в газообразном, используется газообразное горючее, при каких температурах начинается негативный процесс осадкообразования на металлических деталях при использовании жидких и газообразных горючих; сама конструкция данной струйной форсунки - также в корне отличается от рассматриваемой в предлагаемом изобретении центробежной форсунки ГТД марки НК-8-2У, т.к. в ней, также отсутствует камера смешения или отражатель с системой подачи воздуха, с лопатками завихрителя и с отражательными стенками, т.о., данное изобретение может быть рассмотрено и учтено, также лишь как аналог охлаждаемой форсунки, разработанной авторами предлагаемого изобретения;

- в патенте (см. Бандару Р.В. (US), Пайпер Д.С., Лайнднер С.М., Батакис Э.П., Гилла П.Д. Газотурбинный агрегат с топливной форсункой, оснащенной внутренним теплозащитным экраном // Патент на изобретение РФ №2672205. Бюл. №32 от 12.11.2018 г. [17]) показана струйная двухтопливная газовая - жидкостная форсунка с теплозащитным экраном, который образует дополнительное воздушное пространство, что приводит к уменьшению или к предотвращению осадкообразования в форсунке; однако здесь не указано, до каких температур происходит охлаждение стенок топливных жидкостных и газовых каналов, какие термодинамические характеристики по давлению, температуре и скорости прокачки имеют жидкостные и газовые потоки в старой и новой модернизированной форсунке, какова эффективность новой модернизированной форсунки по сравнению со старой первоначальной форсункой по ресурсу и времени безопасной и эффективной работы; сама конструкция данной струйной форсунки - также в корне отличается от рассматриваемой в предлагаемом изобретении центробежной форсунки ГТД марки НК-8-2У, т.к. в ней, также отсутствует камера смешения или отражатель с системой подачи воздуха, с лопатками завихрителя и с отражательными стенками; т.о., данное изобретение может быть рассмотрено и учтено, также лишь как аналог охлаждаемой форсунки, разработанной авторами предлагаемого изобретения;

- в патенте (см. Алтунин К.В. Форсунка // Патент на изобретение РФ №2388966. Бюлл. №13 от 10.05.2010 г. [18]) показана штатная форсунка ГТД марки НК-8-2У, в которой организована борьба с осадкообразованием и применены следующие способы по уменьшению и предотвращению осадкообразования на топливном сетчатом фильтре: а) путем установки теплоизоляционных и герметичных прокладок на левую и правую втулки фильтра, что позволяет ограничить его нагрев до температуры 373 К и ниже, а также предотвратить появление осадка на нем, ресурс такой форсунки может быть увеличен в 2 раза, т.к. осадкообразованию будут продолжать подвергаться другие детали форсунки; б) путем конструктивного перемещения фильтра в рабочую область с наименьшей температурой, например, в область перед входным отверстием форсунки, здесь открывается возможность установки еще и второго фильтра - перед другим входным отверстием, ресурс такой форсунки может быть увеличен в 2 раза, т.к. осадкообразованию будут продолжать подвергаться также другие детали форсунки; в) путем применения кассетных заменяемых фильтров, здесь ресурс форсунки может быть увеличен в 2 и более раз; данное изобретение может быть принято не только в качестве аналога, но и прототипа, однако в этом изобретении рассмотрены случаи предотвращения осадка только на топливном сетчатом фильтре, не рассмотрены случаи понижения температуры и предотвращения осадкообразования для всей форсунки, также в нем отсутствует рубашка охлаждения форсунки;

- в патенте (см. Алтунин К.В. Форсунка // Патент на изобретение РФ №2447362. Бюл. №10 от 10.04.2012 г. [19]) показана штатная форсунка ГТД марки НК-8-2У, в которой организована борьба с осадкообразованием и применены следующие способы по уменьшению и предотвращению осадкообразования: форсунка имеет несколько выходных каналов и несколько топливных сетчатых фильтров, которые расположены в индивидуальных цилиндрических топливных каналах с системой контроля за осадкообразованием, а каждый цилиндрический канал конусообразно расположен в общем коллекторе с прокачивающимся жидким или газообразным углеводородным горючим, т.е. обеспечивается вынужденная конвекция жидкого или газообразного углеводородного горючего, в результате чего происходит регенеративное охлаждение всех цилиндрических каналов со всеми деталями в них, включая и топливные сетчатые фильтры, которые, в свою очередь, снабжены на своих фланцах термоизолирующими и герметичными прокладками, что эффективно предохраняет фильтры от нагрева и появления осадка на них; в области крепления к фронтальной плите форсунка снабжена теплоизоляционной прокладкой, что значительно ограничивает общий нагрев деталей форсунки, расположенных после смесительной камеры (отражателя); данное изобретение можно принять за прототип, однако в нем не обеспечивается охлаждение стенок смесителя (отражателя), отсутствует рубашка наружного охлаждения смесителя (отражателя), из-за чего будет происходить общий нагрев остальных деталей форсунки.

- в патенте (см. Романовский Г.Ф., Сербии С.И., Ага Ю.А. Форсунка. // А.с. на изобретение СССР №1562599. Бюл. №17 от 07.05.1990 г. [32]) показана форсунка для распыла вязких жидкостей в топках теплотехнических установок, в которой поступающий воздух разогревается плазмотроном до высоких температур и превращается в плазму, далее смешивается с жидким топливом, воспламеняя и испаряя его, далее топливовоздушная смесь истекает в сопло Лаваля, при этом часть топлива, проходя по кольцевому каналу, охлаждает втулку смешения воздушной плазмы с топливом и далее смешивается с основной струей распылителя на выходе из втулки с дальнейшим поступлением в выходное сопло; данное изобретение можно принять за прототип, однако в нем: отсутствует наружная рубашка охлаждения; не указано, какое именно жидкое горючее используется в рассматриваемой форсунке: углеводородное или неуглеводородное; кольцевые каналы предназначаются только для охлаждения смесительной втулки поступающим жидким горючим, но не указано конкретно до каких температур в итоге происходит ее охлаждение; даже нет упоминания про негативный процесс осадкообразования и про какие-либо способы борьбы с ним с целью увеличения ресурса, надежности, безопасности, экологичности и эффективности, а целью является только повышение экономичности форсунки; данная форсунка может использоваться только в наземных теплотехнических энергоустановках, но не в двигателях летательных аппаратов; исходя из выше изложенного, можно сделать вывод, что данное изобретение может стать только аналогом подаваемого изобретения;

2) информационные материалы о тепловой защите и охлаждении форсунок на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях различных ВРД, ГТД, ЭУ, ЭУМИ приведены и описаны в иностранных заявках на изобретения и патентах, например, США: №№US 7993131, US 9481839, US 2020/0011526 [29-31]:

- в патенте (см. US 7993131. Aug. 9, 2011 [29]) показана горелка для технологических операций, связанных с обеспечением подачи окислителя и газифицированного сырья в реакционную камеру, вдоль корпуса горелки размещены входяще-выходящие каналы для окислителя, которые частично охлаждают корпус горелки; по конструкции данная горелка в корне отличается от штатной форсунки ГТД марки НК-8-2У и она не может применяться в двигателях летательных аппаратов, также отсутствует наружная рубашка охлаждения, а во входяще - выходящих каналах протекает лишь окислитель, нет даже упоминания о жидком углеводородном горючем, отсутствуют температуры нагрева и охлаждения горелки, вообще нет информации о негативном процессе осадкообразования в каналах горелки и способах борьбы с ним; т.о., данное изобретение может быть рассмотрено и учтено, лишь как аналог охлаждаемой форсунки, разработанной авторами предлагаемого изобретения;

- в патенте (см. US 9481839. Nov. 1, 2016 [30]) показана форсунка для горячего кислорода, которая применяется в газификаторе и в конечном процессе приготовления синтез-газа, кислород в форсунке возможно нагревать путем сжигания топливного газа, а далее нагретый кислород напрямую может воспламенять углеродистые материалы, такие как водоугольная суспензия и коксовый газ; данная форсунка очень далека от конструктивной схемы штатной форсунки ГТД марки НК-8-2У и не может применяться в двигателях летательных аппаратов, также отсутствует наружная рубашка охлаждения, а боковые каналы предназначены лишь для продвижения и поставки кислорода, отсутствуют конкретные температурные режимы форсунки и ее стенок, отсутствуют какие-либо данные о способности охлаждения форсунки боковыми каналами с кислородом, также нет даже упоминания о негативном процессе осадкообразования и способах борьбы с ним, т.о., данное изобретение может быть рассмотрено и учтено, лишь как аналог охлаждаемой форсунки, разработанной авторами предлагаемого изобретения;

- в заявке на изобретение (см. US 2020/0011526. Jan. 9, 2020 [31]) показана газовая горелка, предназначенная для плавильных печей, в которой за счет выходного защитного сопла обеспечивается ее защита от повреждений и засорения от расплавленного металла и шлака; внутри стенки горелки вдоль ее корпуса расположены каналы охлаждения, отсутствует наружная рубашка охлаждения; данная горелка в корне отличается от конструкции штатной форсунки ГТД марки НК-8-2У и не может использоваться в качестве форсунки для двигателей летательных аппаратов; в горелке используется газообразное горючее, не упоминается о тепловых режимах, о роли охлаждающих каналов в процессе охлаждения всей горелки, нет информации о негативном процессе осадкообразования и способах борьбы с ним; т.о., данное изобретение может быть рассмотрено и учтено лишь как аналог охлаждаемой форсунки, разработанной авторами предлагаемого изобретения.

За ближайший аналог, т.е. за прототип, можно принять штатную форсунку ГТД марки НК-8-2У (см. Кузнецов Н.Д., Радченко В.Д., Татаринов В.В., Маркушин Н.А., Резник В.Е., Слауто А.Н., Епейкин Л.Ф., Коровин Л.С. Головка кольцевой камеры сгорания ГТД // А.с. СССР №240391. Опубл. 30.01.1983 г. [21]), т.к. именно на ней возможно более четко и конкретно показать пути, направления и этапы модернизации такой топливной форсунки, направленные на борьбу с осадкообразованием, и появления новых форсунок двигателей и ЭУ, ЭУМИ семейства «НК», в том числе, и путем создания наружной рубашки охлаждения форсунки с внедрением в ней существующих и новых перспективных способов уменьшения, ограничения и предотвращения роста твердых углеродистых отложений.

Из обзора и анализа научно-технической информации об охлаждении форсунок ВРД, ГТД, ЭУ и ЭУМИ и организации борьбы с осадкообразованием в них [1-20], можно сделать выводы, что:

1) в штатной форсунке ГТД марки НК-8-2У отсутствует какая-либо система защиты ее деталей от негативного процесса осадкообразования;

2) в штатной форсунке ГТД марки НК-8-2У отсутствует какая-либо система охлаждения ее деталей до температуры 373 К и меньше;

3) в штатной форсунке ГТД марки НК-8-2У конструктивно отсутствует наружная рубашка охлаждения;

4) для организации борьбы с осадкообразованием и увеличения ресурса, надежности и эффективности форсунки ГТД марки НК-8-2У необходимо и возможно создать для нее наружную рубашку охлаждения.

Если создать наружную рубашку охлаждения для данной штатной форсунки и обеспечить ее охлаждение до 373 К, то внутренние детали форсунки не будут подвержены негативному процессу осадкообразования, а это означает, что ресурс такой форсунки может быть увеличен в два и более раз.

Если рубашка охлаждения будет обеспечивать охлаждение штатной форсунки до температур выше 373 К, но менее 473 К, например, до температуры 423 К, то осадкообразование на поверхностях внутренних деталей форсунки будет происходить значительно медленнее, т.е. скорость увеличения толщины слоя твердого углеродистого осадка будет уменьшенной, по сравнению со скоростью в штатной форсунке без рубашки охлаждения, а это означает, что итоговый ресурс и время надежной и безопасной работы такой штатной модернизированной форсунки уже будут также увеличенными.

Для обеспечения еще более надежного и глубокого охлаждения форсунки возможно создавать и поддерживать в топливоподающей системе двигателя или только в рубашке охлаждения форсунки или форсунок зону критических давлений, при которых коэффициент теплоотдачи может увеличиваться в 2-3 раза из-за ТФС жидкого углеводородного горючего.

Необходимо отметить, что внутри самой рубашки охлаждения форсунки тоже может происходить негативный процесс осадкообразования. Внутренние стенки рубашки охлаждения форсунки, в том числе, и внутренние стенки входного и выходного каналов рубашки охлаждения, постепенно могут и будут покрываться слоем твердого углеродистого осадка. Здесь возможно применить новый способ ограничения роста твердого углеродистого осадка - путем создания оребренной поверхности внутренних стенок рубашки охлаждения, где рост осадка в углублениях между зубьями будет остановлен на высоте этих зубьев оребрения. А кроме того, организация вынужденной конвекции жидкого углеводородного охладителя да еще и с созданием зоны критических давлений позволит обеспечить процесс охлаждения внутренних стенок рубашки охлаждения, благодаря чему будет обеспечиваться предотвращение осадка или замедление его роста.

Но в любых случаях функция рубашки охлаждения по уменьшению общего нагрева форсунки и ее внутренних деталей будет сохранена, а это означает, что негативный процесс осадкообразования на поверхностях внутренних деталей форсунки при ее работе будет предотвращен вообще или будет заторможена скорость осадкообразования на них, что в итоге приведет к увеличению ее ресурса, надежности, времени безопасной и безаварийной работы и эффективности.

Т.е., организация борьбы с осадкообразованием внутри наружной рубашки охлаждения форсунки будет приводить к увеличению ресурса, надежности, времени безопасной и безаварийной работы и эффективности не только рубашки охлаждения, но и всей форсунки в целом.

Конструктивно наружную рубашку охлаждения штатной форсунки можно создать на наружной поверхности смесительной втулки, которую также называют или камерой смешения форсунки, или отражателем форсунки.

На фиг.1 изображена штатная форсунка ГТД марки НК-8-2У [15, 18, 19, 21], состоящая из корпуса 1 с двумя отверстиями для подвода топлива 2, 8, выполненного за одно целое с лопатками завихрителя 4 и смесительной втулкой 5, центробежного распылителя 6, топливного сетчатого фильтра 3, гайки 10 для крепления к плите и уплотнительных колец 7, 9.

На фиг.2 показана модернизированная штатная форсунка с наружной рубашкой охлаждения, где 11 - это стенка наружной рубашки охлаждения форсунки, 12 - это внутренняя полость наружной рубашки охлаждения форсунки.

Входной канал рубашки охлаждения форсунки возможно создавать различной конструкции, под различными углами входа и т.д. Это же относится и к выходному каналу форсунки. Например, на фиг.3 представлен вариант наружной рубашки охлаждения форсунки, где 13 - это входной канал наружной рубашки охлаждения форсунки, он расположен сверху корпуса рубашки охлаждения; 14 - выходной канал наружной рубашки охлаждения форсунки, он расположен внизу корпуса рубашки охлаждения.

Рубашка охлаждения форсунки может иметь различные конструктивные схемы: регенеративную, общую, раздельную и смешанную.

Регенеративная схема системы охлаждения форсунки предусматривает использование штатной системы топливоподачи и поступление бортового жидкого углеводородного горючего, например, марки ТС-1, сначала в рубашку охлаждения форсунки, а цосле ее прохождения - в корпус самой форсунки в область перед топливным фильтром с дальнейшим его распылом и сжиганием.

Общая схема системы охлаждения форсунки предусматривает также использование штатной системы топливоподачи, но поступление бортового жидкого углеводородного горючего, например, марки ТС-1, осуществляется по общему подводящему каналу одновременно и в рубашку охлаждения форсунки, и в саму форсунку, где горючее после прохождения рубашки охлаждения может подаваться или в форсунку в область перед топливным сетчатым фильтром, или в общий топливный коллектор, или в топливный, например, бортовой, бак.

Раздельная схема системы охлаждения форсунки предусматривает создание отдельной системы прокачки бортового жидкого углеводородного горючего, например, марки ТС-1, или какого-либо другого охладителя через рубашку охлаждения форсунки с отдельными дополнительными подводящими и отводящими каналами, насосом и баком. При использовании для рубашки охлаждения форсунки бортового горючего, например, марки ТС-1, его забор возможно осуществлять также и из штатных основных топливных баков летательного аппарата или наземной ЭУМИ. После прохождения бортового горючего или охладителя через рубашку охлаждения форсунки или рубашки охлаждения форсунок бортовое горючее может быть направлено и возвращено в штатный бортовой бак, а использованный какой-либо другой охладитель - в отдельный бак.

Смешанная схема охлаждения форсунки - это вариации каких-либо выше описанных двух схем или совокупность всех трех схем, такая схема будет еще больше повышать надежность, выживаемость, живучесть, ресурс, эффективность и безопасность форсунки или форсунок и самого двигателя летательного аппарата или наземной ЭУМИ, но эта схема будет самой громоздкой, поэтому реально ее возможно создать только в наземных ЭУМИ.

В любой из этих четырех конструктивных схем систем охлаждения форсунки возможно создать и применить следующие схемы подачи бортового горючего или какого-либо другого охладителя в объем рубашки охлаждения:

индивидуальную схему подачи бортового горючего, например, марки ТС-1, или какого-либо другого охладителя в рубашку охлаждения форсунки, где обеспечивается подача бортового горючего или какого-либо другого охладителя именно к каждой рубашке охлаждения каждой форсунки;

общую схему подачи бортового горючего, например, марки ТС-1, или какого-либо другого охладителя в рубашки охлаждения форсунок, где все рубашки охлаждения всех форсунок последовательно соединены между собой каналами, образуя при этом общий коллектор, в котором подвод бортового горючего или охладителя осуществляется к какой-то первой рубашке охлаждения какой-то первой форсунки, далее бортовое горючее или какой-либо охладитель протекает через все последующие рубашки охлаждения всех последующих форсунок, а отвод бортового горючего или какого-либо охладителя происходит из последней рубашки охлаждения последней форсунки; данная схема является менее эффективной, т.к. она не обеспечивает одновременную работу сразу всех рубашек охлаждения всех форсунок при запуске двигателя или ЭУМИ, не обеспечивает одинаковое, равномерное и эффективное охлаждение форсунок в ходе работы двигателя или ЭУМИ из-за нарастающего нагрева бортового горючего или какого-либо охладителя при его последовательном протекании через все рубашки охлаждения всех форсунок.

Рассмотрим примеры возможного использования охладителей в различных предлагаемых схемах рубашек охлаждения форсунки ГТД марки НК-8-2У для летательных аппаратов.

При регенеративной конструктивной схеме в качестве охладителя может применяться бортовое жидкое углеводородное горючее, например, марки ТС-1, которое в этом случае - из-за функции охлаждения - его также можно называть и жидким углеводородным охладителем.

В данном случае возможны варианты:

а) бортовое горючее, или жидкий углеводородный охладитель, например, марки ТС-1, поступает в рубашку охлаждения форсунки из основных штатных бортовых баков путем прокачки основными штатными насосами, а после выхода из канала рубашки охлаждения поступает в подающие каналы и входные отверстия форсунки с дальнейшим его фильтрацией, распылом и сжиганием;

здесь необходимо отметить, что в процессе прохождения через рубашку охлаждения бортовое горючее охлаждает форсунку, нагреваясь само при этом, и в нагретом состоянии поступает на сжигание; нагрев горючего перед его сжиганием - это элемент предтопливной подготовки, что очень важно, т.к. при этом происходит повышение эффективности распыла и полноты сгорания горючего с выделением увеличенной тепловой энергии и характеристик газодинамической струи в целом, это также важно при полете летательного аппарата на различных высотах, где температура воздуха может достигать ниже 273 К, где баки вместе с горючим охлаждаются до таких же отрицательных температур, это также актуально при эксплуатации двигателей летательных аппаратов и наземных ЭУ, ЭУМИ в зимний период или в северных и арктических районах нашей страны; таким образом, такой вариант наружной рубашки охлаждения форсунки несет в себе сразу несколько положительных эффектов: обеспечение надежной борьбы с осадкообразованием, увеличение ресурса, надежности, эффективности, экономичности и экологичности форсунки, обеспечение предтопливной подготовки путем дополнительного попутного нагрева бортового горючего, повышение эффективности сжигания бортового горючего с увеличением энергетики двигателей летательных аппаратов и наземных ЭУ и ЭУМИ в сложных климатических условиях;

б) бортовое горючее, или жидкий углеводородный охладитель, поступает в рубашку охлаждения форсунки из основных штатных бортовых баков путем прокачки основными штатными насосами, а после выхода из канала рубашки охлаждения возвращается обратно в топливные баки; в данном случае будет обеспечиваться охлаждение форсунки с предотвращением или уменьшением осадкообразования, т.е. будет увеличиваться ресурс надежной и безаварийной работы форсунки, также частично будет происходить небольшой нагрев бортового горючего в основных штатных топливных баках.

При общей конструктивной схеме в качестве охладителя может также применяться бортовое жидкое углеводородное горючее, например, марки ТС-1, которое в этом случае - из-за функции охлаждения - его также можно называть и жидким углеводородным охладителем. Здесь также используется штатная система топливоподачи, но поступление бортового горючего осуществляется по общему подводящему каналу одновременно и в рубашку охлаждения форсунки, и в саму форсунку, где бортовое горючее после прохождения рубашки охлаждения может подаваться или в форсунку в область перед топливным сетчатым фильтром, или в общий топливный коллектор, или в штатный топливный бортовой бак.

При раздельной конструктивной схеме в качестве охладителя может применяться бортовое жидкое углеводородное горючее, например, марки ТС-1, а также - другие жидкие углеводородные горючие или их смеси, или различные охлаждающие жидкости, в крайних случаях - обычная вода, при ее предварительном подогреве до положительных температур, или воздух.

Необходимо отметить, что [1-8, 12, 22-28]:

1) другими жидкими углеводородными горючими могут быть такие горючие, как, например, жидкие углеводородные горючие марок Т-1, Т-5, Т-6, РГ-1 и др.;

2) смеси жидких углеводородных горючих - это новые жидкие углеводородные горючие, полученные при смешении сразу двух и более разных марок жидких углеводородных горючих в различных пропорциях, например, «50% ТС-1+50% Т-1», « 50% ТС-1+25% Т-1+25% Т-6» и др-;

3) охлаждающие жидкости [22-28] - это искусственные охлаждающие жидкости: например, антифризы марок «Тосол», «Тосол-А40М», «Тосол А65М»; например, растворы водные пропиленгликоля марок РВП60, РВП70 и др.; смешанные растворы воды с каким-либо одним или с несколькими жидкими углеводородными горючими в различных пропорциях.

В данном случае возможны варианты:

а) при использовании в качестве охладителя бортового жидкого углеводородного горючего, например, марки ТС-1: бортовое жидкое углеводородное горючее поступает в рубашку охлаждения форсунки из основных штатных бортовых баков, но процесс перекачки осуществляется дополнительными насосами по отдельным каналам, после прохождения рубашки охлаждения бортовое горючее возвращается в основные штатные бортовые баки; бортовое жидкое углеводородное горючее доставляется в рубашку охлаждения форсунки из дополнительного бака дополнительными насосами по отдельным каналам, после прохождения рубашки охлаждения - возвращается обратно в дополнительный бак;

б) при использовании в качестве охладителя смеси жидких углеводородных горючих: смесь поступает в рубашку охлаждения форсунки из дополнительного бака, процесс перекачки осуществляется дополнительным насосом по отдельным каналам, после прохождения рубашки охлаждения смесь возвращается обратно в дополнительный бак;

в) при использовании в качестве охладителя охлаждающей жидкости: жидкость поступает в рубашку охлаждения форсунки дополнительным насосом из дополнительного бака по отдельным каналам, далее обратно возвращается в него;

г) при использовании в качестве охладителя воды: предварительно подогретая до плюсовых температур вода поступает в рубашку охлаждения форсунки из дополнительного подогреваемого бака по отдельным каналам при помощи дополнительного насоса, далее обратно возвращается в него;

д) при использовании в качестве охладителя воздуха - возможны варианты: отбор и применение воздуха из центральной системы, при помощи которой уже обеспечивается завихрение и смешение воздуха с горючим в камере смешения форсунки, причем этот вариант приемлем как для летательных аппаратов различного назначения, так и для наземных ЭУ и ЭУМИ; применение забортного воздуха, поступающего от дополнительных воздушных заборников, созданных специально для работы рубашки охлаждения форсунки или рубашек охлаждения форсунок, причем этот вариант приемлем для летательных аппаратов различного назначения; после прохождения рубашки охлаждения воздух может поступать или обратно в предфорсуночную воздушную систему, или непосредственно в камеру смешения форсунки по отдельным каналам, или в виде воздушного сброса - сразу в атмосферу.

При смешанной схеме охлаждения форсунки в качестве горючего и охладителя, а также в качестве конкретных конструктивных схем могут применяться выше перечисленные варианты, выбор которых должен осуществляться конструктором или разработчиком новой техники.

Необходимо отметить, что для двигателей летательных аппаратов различного класса и назначения на жидких углеводородных горючих наиболее эффективной, простой и надежной системой охлаждения форсунки можно считать жидкостную регенеративную систему. Раздельную систему охлаждения форсунки с различными видами охладителей, в том числе, и с жидкими углеводородными горючими или их смесями, возможно создавать и применять лишь в каких-то особых случаях разработки и создания авиадвигателей и самих летательных аппаратов специального назначения одно - и многоразового использования, наиболее реально такую систему, а также другие системы, например, общую, смешанную, возможно создавать для ЭУ и ЭУМИ наземного применения.

Для наземных ВРД, ГТД, ЭУ и ЭУМИ, которые могут работать как на жидких, так и на газообразных горючих, возможны варианты:

1) при использовании для сжигания в качестве основного горючего бортовое жидкое углеводородное горючее, например, марки ТС-1, то в рубашке охлаждения форсунки возможно применять:

а) это же жидкое углеводородное горючее марки ТС-1 - в регенеративной, общей, раздельной или смешанной рубашках охлаждения форсунки;

б) газообразное углеводородное горючее, например, метан или другое газообразное горючее, например, пропан и др. - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

в) смесь жидких углеводородных горючих - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

г) смесь газообразных углеводородных горючих, например, смесь метана с пропаном в различных пропорциях и др. варианты смешения с другими углеводородными газами - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

д) охлаждающие жидкости - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

е) воду - при ее предварительном подогреве до положительных температур - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

ж) воздух - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

2) при использовании для сжигания в качестве основного горючего бортовое газообразное углеводородное горючее, например, газообразный метан, то в рубашке охлаждения форсунки возможно применять:

а) это же газообразное углеводородное горючее, например, газообразный метан - в регенеративной, общей, раздельной или смешанной рубашке охлаждения форсунки;

б) жидкое углеводородное горючее, например, марки ТС-1 или др. -в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

в) смесь газообразных углеводородных горючих, например, смесь метана с пропаном и другие варианты смешения с другими углеводородными газами - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

г) смесь жидких углеводородных горючих - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

д) охлаждающие жидкости - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

е) воду - при ее предварительном подогреве до положительных температур - в раздельной рубашке охлаждения форсунки;

ж) воздух - в раздельной рубашке охлаждения форсунки. Авторами изобретения для модернизации штатной форсунки предложены следующие изменения:

- на наружной поверхности смесительной втулки форсунки конструктивно выполнена наружная рубашка охлаждения;

- поверхность внутренних стенок рубашки охлаждения конструктивно выполнена с искусственной шероховатостью в виде конического оребрения с высотой зубьев 3-5 мм;

- при использовании жидких углеводородных горючих и охладителей в рубашке охлаждения создается и поддерживается зона критических давлений, например, для жидкого углеводородного горючего марки ТС-1 р_кр.=(1,6-2,2)МПа;

- для двигателей, работающих на бортовом жидком или газообразном углеводородном горючем, в рубашках охлаждения форсунок в качестве охладителей используются: бортовые жидкие или газообразные углеводородные горючие; смеси жидких или газообразных углеводородных горючих; охлаждающие жидкости, вода, воздух;

- топливно-охлаждающая система форсунки выполнена в виде или регенеративной, или раздельной, или общей, или смешанной конструктивных схем с индивидуальным подводом горючего или охладителя непосредственно к каждой рубашке охлаждения форсунки или с общим подводом - сразу ко всем рубашкам охлаждения;

Научной новизной предлагаемого изобретения можно считать следующую информацию:

- впервые предложено организовать борьбу с осадкообразованием использованием нового способа предотвращения и затормаживания роста твердого углеродистого осадка в штатной форсунке ГТД марки НК-8-2У путем охлаждения деталей форсунки до температур 373 К и меньше;

- впервые предложена реализация нового способа предотвращения и затормаживания роста твердого углеродистого осадка в штатной форсунке ГТД марки НК-8-2У путем охлаждения деталей форсунки наружной рубашкой охлаждения;

- впервые предложено для повышения эффективности работы наружной рубашки охлаждения форсунки с бортовым жидким углеводородным горючим или охладителем создавать и поддерживать зону критических давлений или только в рубашке охлаждения, или во всей системе топливоподачи и охлаждения форсунки;

- впервые предложено для ограничения роста твердого углеродистого осадка внутри наружной рубашки охлаждения модернизированной форсунки ГТД марки НК-8-2У применить новый способ ограничения роста осадка путем создания оребренной поверхности внутренних стенок рубашки охлаждения;

- впервые предложены новые конструктивные схемы систем охлаждения штатной форсунки ГТД марки НК-8-2У с различными системами подвода и отвода жидкого или газообразного бортового горючего или охладителя;

- впервые предложено для двигателей, работающих на бортовом жидком углеводородном горючем, в рубашках охлаждения форсунок использовать: такое же бортовое жидкое углеводородное горючее, смеси жидких углеводородных горючих, охлаждающие жидкости, воду, газообразное углеводородное горючее, смеси газообразных углеводородных горючих, воздух;

- впервые предложено для двигателей, работающих на бортовом газообразном углеводородном горючем, в рубашках охлаждения форсунок использовать: такое же бортовое газообразное углеводородное горючее, смеси газообразных углеводородных горючих, охлаждающие жидкости, воду, бортовое жидкое углеводородное горючее, смеси жидких углеводородных горючих, воздух;

- впервые ресурс, время безаварийной и безопасной работы модернизированной форсунки гарантированно будут увеличены в два и более раз.

Поскольку за ближайший аналог, т.е. за прототип, принята штатная форсунка ГТД марки НК-8-2У (см. Кузнецов Н.Д., Радченко В.Д., Татаринов В.В., Маркушин Н.А., Резник В.Е., Слауто А.Н., Епейкин Л.Ф., Коровин Л.С. Головка кольцевой камеры сгорания ГТД // А.с. СССР №240391. Опубл. 30.01.1983 г. [21]), а также учтены другие изобретения с системами охлаждения (см. Лави A. (FR), Мартелли С., Мишо М., Родригес Ж., Тьепель А. Устройство охлаждения топливной форсунки камеры сгорания и топливная форсунка, содержащая это устройство (варианты) // Патент на изобретение РФ №2272963. Бюл. №9 от 27.03.2006 г. [15]; см. Рустоми Б. (US), Гилла П.Д., Пайпер Д.С., Бандару Р.В. Теплоизолированная топливная форсунка для газотурбинного двигателя // Патент на изобретение РФ №2966158. Бюл. №22 от 31.07.2019 г. [16]; см. Алтунин К.В. Форсунка // Патент на изобретение РФ №2447362. Бюл. №10 от 10.04.2012 г. [19]), то независимый пункт формулы изобретения можно сформулировать следующим образом:

форсунка, имеющая корпус с двумя отверстиями для подвода топлива, выполненный заодно целое с лопатками завихрителя и смесительной втулкой, центробежный распылитель, топливный сетчатый фильтр, гайку для крепления к плите и уплотнительные кольца, на наружной поверхности смесительной втулки форсунки конструктивно выполнена наружная рубашка охлаждения.

Предлагаемое изобретение будет отличаться от независимого пункта тем, что:

- поверхность внутренних стенок рубашки охлаждения конструктивно выполнена с искусственной шероховатостью в виде конического оребрения с высотой зубьев 3-5 мм;

- при использовании бортовых жидких углеводородных горючих и охладителей в рубашке охлаждения форсунки создается и поддерживается зона критических давлений, например, для жидкого углеводородного горючего марки ТС-1 р_кр.=(1,6-2,2) МПа;

- для двигателей, работающих на бортовом жидком или газообразном углеводородном горючем, в рубашках охлаждения форсунок в качестве охладителей используются: бортовые жидкие или газообразные углеводородные горючие, смеси жидких или газообразных углеводородных горючих; охлаждающие жидкости, вода, воздух;

- конструктивная схема рубашки охлаждения форсунки выполнена в виде или регенеративной, или раздельной, или общей, или смешанной конструктивных схем с индивидуальным подводом бортового горючего или охладителя непосредственно к каждой рубашке охлаждения форсунки или с общим подводом - сразу ко всем рубашкам охлаждения.

Применение данного изобретения будет способствовать созданию новых отечественных форсунок, а также ВРД, ГТД, ЭУ и ЭУМИ различного назначения и базирования одно - и многоразового использования повышенных характеристик по ресурсу, надежности, эффективности, экономичности и экологичности.

Список используемых источников информации

1. Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Л.: Химия, 1972. 232 с.

2. Братков А.А., Серегин Е.П., Горенков А.Ф. и др. Химмотология ракетных и реактивных топлив / Под ред. А.А. Браткова /. М.: Изд-во «Химия», 1987, 304 с.

3. Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П. и др. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. Справочник. М: Изд-во «Химия», 1985, 240 с.

4. Дубовкин Н.Ф., Яновский Л.С., Шигабиев Т.Н. и др. Инженерные методы определения физико-химических и эксплуатационных свойств топлив. Казань: Изд-во «Мастер Лайн», 2000, 378 с.

5. Мякочин А.С., Яновский Л.С. Образование отложений в топливных системах силовых установок и методы их подавления. М.: Изд-во «МАИ», 2001,222 с.

6. Яновский Л.С., Дубовкин Н.Ф., и др. Инженерные основы авиационной химмотологии. Казань: Изд-во Казанского университета, 2005. 714 с.

7. Яновский Л.С., Харин А.А. Химмотологическое обеспечение надежности авиационных газотурбинных двигателей: монография М.: Изд-во «ИНФРА-М», 2015. 264 с.

8. Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Книга первая. Казань: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова - Ленина. 2005. 272 с.

9. Алтунин К.В. Функционально - стоймостной анализ горелочных устройств и форсунок: монография. Казань: Изд-во КНИТУ - КАИ, 2020. 156 с.

10. Алтунин К.В. Разработка формулы расчета температуры внутренней стенки мульти - топливной форсунки с целью предотвращения осадкообразования и перегрева // Инновационные научные исследования, 2020, №12-1 (2), с. 68-79.

11. Алтунин К.В. Разработка методики расчета температуры внутренней стенки мультитопливной форсунки с целью предотвращения осадкообразования и перегрева. // Известия высших учебных заведений // Машиностроение, 2021, №6, с. 37-47, doi: 10.18698/0536-1044-2021-6-37-47

12. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Гортышов Ю.Ф., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А., Керножицкий В.А., Колычев А.В., Разносчиков В.В., Сафаров М.М., Яновский Л.С., Яновская М.Л. Некоторые пути повышения эффективности жидкостных реактивных двигателей летательных аппаратов на углеводородных и азотосодержащих горючих и охладителях / В.А. Алтунин и др. / Под общ. ред. доктора технических наук, профессора Л.С. Яновского. Монография. Казань: Редакционно-издательский центр «Школа», 2020. 148 с. (ISBN 978-5-00162-290-1).

13. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Львов М.Л., Щиголев А.А., Платонов Е.Н., Юсупов А.А., Алиев И.Н., Яновский Л.С., Яновская М.Л. Некоторые пути совершенствования двигателей и энергоустановок марки «НК». Часть 1. // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. №12. С.530-542. DOI: 10.34759/tpt-2021-13-12-530-542

14. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Львов М.Л., Щиголев А.А., Платонов Е.Н., Юсупов А.А., Алиев И.Н., Яновский Л.С., Яновская М.Л. Некоторые пути совершенствования двигателей и энергоустановок марки «НК». Часть II // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. №1. С.9-21. DOI: 10.34759/tpt-2022-14-1 -9-21.

15. Лави A. (FR), Мартелли С., Мишо М., Родригес Ж., Тьепель А. Устройство охлаждения топливной форсунки камеры сгорания и топливная форсунка, содержащая это устройство (варианты) // Патент на изобретение РФ №2272963. Бюл. №9 от 27.03.2006 г.

16. Рустоми Б. (US), Гилла П.Д., Пайпер Д.С., Бандару Р.В. Теплоизолированная топливная форсунка для газотурбинного двигателя // Патент на изобретение РФ №2966158. Бюл. №22 от 31.07.2019 г.

17. Бандару Р.В. (US), Пайпер Д.С., Лайнднер С.М., Батакис Э.П., Гилла П.Д. Газотурбинный агрегат с топливной форсункой, оснащенной внутренним теплозащитным экраном // // Патент на изобретение РФ №2672205. Бюл. №32 от 12.11.2018 г.

18. Алтунин К.В. Форсунка // Патент на изобретение РФ №2388966. Бюлл. №13 от 10.05.2010 г.

19. Алтунин К.В. Форсунка // Патент на изобретение РФ №2447362. Бюлл. №10 от 10.04.2012 г.

20. Алтунин В.А. Способ интенсификации теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в наземных и космических энергетических установках многоразового использования // Патент на изобретение РФ №2467195. Бюл. №34 от 10.12.2006 г.

21. Кузнецов Н.Д., Радченко В.Д., Татаринов В.В., Маркушин Н.А., Резник В.Е., Слауто А.Н., Епейкин Л.Ф., Коровин Л.С.Головка кольцевой камеры сгорания ГТД // А.с. СССР №240391. Опубл. 30.01.1983 г.

22. Садовникова И.Г., Желтова Е.А. Антифриз // Патент на изобретение РФ №2219216. Бюл. №35 от 20.12.2003 г.

23. Безюков O.K., Жуков В.А. Охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания // Патент на изобретение РФ №2470059. Бюл. №5 от 20.12.2012 г.

24. Велиханов В.А., Лопатин О.П. Технические жидкости. Учебное пособие. // Киров: Изд-во Вятская ГСХА, 2005. 43 с.

25. Денисенко И.П., Устинов Н.А., Вандышева А.А., Губатенко М.С. О возможности применения высокотемпературного охлаждения в современных поршневых двигателях внутреннего сгорания // Интернет-журнал «Науковедение» Том 9, №2 (2017) http://naukovedenie.ru/PDF/65TVN217.pdf (доступ свободный).

26. ТУ 2422-008-52600040-2005. Жидкости охлаждающие низко-амерзающие «Тосол А-40М», «Тосол А-65М» и концентрат охлаждающей низкозамерзающей жидкости. 2005 г.

27. ТУ 2422-002-93747542-2010. Растворы водные пропиленгликоля марки РВП (РВП 70). 2010 г.

28. ГОСТ 28084-89. Охлаждающие жидкости низкозамерзающие. Общие технические условия. Стандартинформ, 2007 г.

29. US 7993131. Aug. 9,2011.

30. US 9481839. Nov. 1,2016.

31. US 2020/0011526. Jan. 9, 2020.

32. Романовский Г.Ф., Сербии С.И., Ага Ю.А. Форсунка. // А. с. на изобретение СССР №1562599. Бюл. №17 от 07.05.1990 г.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в двигателях и энергоустановках на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях одно- и многоразового использования наземного, воздушного, аэрокосмического базирования. Форсунка содержит корпус с двумя отверстиями для подвода топлива, выполненный за одно целое с лопатками завихрителя и смесительной втулкой, центробежный распылитель, топливный сетчатый фильтр, гайку для крепления к плите и уплотнительные кольца. На наружной поверхности смесительной втулки форсунки конструктивно выполнена наружная рубашка охлаждения. Поверхность внутренних стенок рубашки охлаждения конструктивно выполнена с искусственной шероховатостью в виде конического оребрения с высотой зубьев 3-5 мм. Изобретение позволяет обеспечить полное предотвращение негативного процесса осадкообразования или его замедление путем понижения температуры стенок форсунки до температуры 373 K и меньше за счет создания наружной рубашки охлаждения. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Форсунка, имеющая корпус с двумя отверстиями для подвода топлива, выполненный за одно целое с лопатками завихрителя и смесительной втулкой, центробежный распылитель, топливный сетчатый фильтр, гайку для крепления к плите и уплотнительные кольца, на наружной поверхности смесительной втулки форсунки конструктивно выполнена наружная рубашка охлаждения, отличающаяся тем, что поверхность внутренних стенок рубашки охлаждения конструктивно выполнена с искусственной шероховатостью в виде конического оребрения с высотой зубьев 3-5 мм.

2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что при использовании бортовых жидких углеводородных горючих и охладителей в рубашке охлаждения форсунки создается и поддерживается зона критических давлений, например, для жидкого углеводородного горючего марки ТС-1 р_кр = 1,6 - 2,2 МПа.

3. Форсунка по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что для двигателей, работающих на бортовом жидком или газообразном углеводородном горючем, в рубашках охлаждения форсунок в качестве охладителей используются: бортовые жидкие или газообразные углеводородные горючие, смеси жидких или газообразных углеводородных горючих; охлаждающие жидкости, вода, воздух.

4. Форсунка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что конструктивная схема рубашки охлаждения форсунки выполнена в виде или регенеративной, или раздельной, или общей, или смешанной конструктивных схем с индивидуальным подводом бортового горючего или охладителя непосредственно к каждой рубашке охлаждения форсунки или с общим подводом - сразу ко всем рубашкам охлаждения.