Способ газификации топливной смеси и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК F02M25/22 

щихся потоках топлива, воды и атмосферного воздуха. Торообразное вихревое движение создается наружной поверхностью польпс усеченных гиперболоидов вращения 9 и 10. В результате их движения образуются зоны 37 пониженного -давления в виде торов, расположенных в горизонтальной плоскости вращения бигиперболоида. Вертикальное осевое движение образуется ячеистыми

1

Изо5ретение относится к машиностроению, в частности к способам газификации топливной смеси и устройствам для их осуществления.

Цель изобретения - увеличение-ин- тенсивности испарения, насыщения и гомогенизации компонентов топливной смеси.

На чертеже показана принципиальна схема устройства для реализации спо- соба газификации топливной смеси.

Устройство содержит корпус 1 с испарительной камерой 2, камерами отбора газифицированной топливной смеси 3, подачи воздуха 4, топлива 5 и воды 6. Камеры отбора газифицированной топливной смеси 3 и подачи воздуха-4 расположены над испарительной камерой , 2, а камеры подачи топлива 5 и воды 6 расположены под испарительной каме- рой 2.

В корпусе 1 вертикально установлен ПОЛЫЙ приводной вал 7 (привод вала 7 не показан) с дозировочными отверстиями подачи компонентов топливной смеси, проходящей через все камеры. На валу 7 закреплен рабочий орган 8, расположенный в испарительной камере 2.

Рабочий орган 8 выполнен в виде полого усеченного бигиперболоида вра- щения, состоящего из двух усеченных полых гиперболоидов 9 и 10, которые установлены по отношению друг к другу большими основаниями с зазором, в котором установлена мешалка 11 с ячеистыми лопастями 12, выполненными в виде колец, расположенных по окружности большого основания бигипербо- лоида. Полый усеченный бигиперболоид

50376

лопастями 12 мешалки 11 и гиперболоидами вращения, которые при вращении образуют вертикальное перемещение потоков в зоне 38, находящихся под давлением, создаваемым рабочим органом 8, В верхней и нижней частях, испарительной камеры 2 вокруг полого приводного вала 7 образуется вихревая воронка 39 пониженного давления. 2 с. и 2 3.п„ ф-лы, 1 ил.

5 0

5,

О

5

и мешалка 11 с ячеистыми лопастями 12 образуют внутреннюю вакуумную полость 13 рабочего органа 8.

Полый вал 7 при помощи дозировочных отверстий соединяет камеры подачи воздуха 4, топлива 5 и воды 6 с внутренней полостью 13 рабочего органа 8, а перепускные каналы 14 соединяют испарительную камеру 2с камерой 3 отбора газифицированной топливной смеси.

Для обеспечения подачи компонентов топливной смеси устройство содержит топливньй бак 15 и бак 16 для-хранения воды, фильтры для очистки топлива 17, воды 18 и воздуха 19, клапаны для перекрытия подачи топлива 20 и воды 21 и жиклеры 22 и 23, установленные на трубопроводах 24 и 25 и соединенные с камерами подачи топлива 5 и воды 6, а также ясиклер 26, уста- новленньй в Воздушном канале 27 и расположенный до воздушной заслонки 28, размещенной во впускном трубопроводе 29, и обеспечивающий подачу атмосферного воздуха в камеру 4 подачи воздуха.

Во впускном трубопроводе 29 установлены смеситель 30, имеющий дроссельную заслонку 31, и диффузор 32. Полость камеры 3 отбора газифицированной топливной смеси соединена при помощи воздушного канала 33 через воздушную заслонку 34 с воздушным каналом 27, а при помощи топливного газопровода 35 через жиклер 36 - с диффузором 32.

Грибовидное вихревое движение потока воздуха образует торообразную

воздушную зону 37, Вертикальное вое вихревое движение потока воздуха образует вихревую зону 38 с вихревой воздушной воронкой 39 потока горячей смеси.

Устройство работает следующим образом.

При вращении полого приводного

осевала 7 с рабочим органом 8 под деист- 10 их интенсивное смешивание, диспергивием центробежных сил в испарительной камере 2 формируется интенсивное грибовидное вихревое движение потоков воздуха, а во внутренней полости 13 образуется зона разрежения.15

Торообразное вихревое движение создается наружной поверхностью полых - усеченных гиперболоидов 9 и 10 вращения. В реЗ ультат.е их движения образу- 1отся зоны 37 пониженного давления в 20 виде торов, расположенных в горизонтальной плоскости вращения бигипербо- лоида.

Вертикальное осевое движение обрарование и подача образованной топлив- но-водяной-воздушной смеси в воздушный объем испарительной камеры 2.

В результате этого происходит интенсивное испарение топлива и воды.

Диспергированная топливно-водяная- воздушная смесь попадает на наружные поверхности бигиперболоида вращения, который под действием центробежных сил обеспечивает центростремительное ускорение переметиваемьм компонентам. В дальнейшем более плотные компоненты получают большее ускорение, а легкие компоненты испаряются с наружных позуется ячеистыми лопастями 12 мешалки 25 верхностей усеченных гиперболоидов 9

11 и гиперболоидами 9 и 10 вращения, которые при вращении образуют вертикальное перемещение потоков в зоне 38, находящихся под давлением, создаваемым рабочим органом 8, и вихревую воронку 39 пониженного давления в верхней и нижней частях испарительной камеры 2 вокруг полого приводного вала 7.

Таким образом, зоны пониженного давления в виде вихревых тора и воронки 39 образуют у гиперболоида 9 вращения зону пониженного давления в виде гриба, а в верхней половине

и 10 с меньшей скоростью. В результате этого при смешивании воздуха с жидким топливом и водой и их диспергированием в испарительную камеру 2

30 у гиперболических поверхностей образуется торообразная вихревая зона 37 пониженного давления, заполненная газифицированной топливной смесью, а жидкое неиспарившееся топливо и вода

35 заполняют испарительную камеру 2, циркулируя в менее интенсивном (по сравнению с торообразным) вертикальном осевом вихревом движении в зоне 38, в результате чего в испарительной

испарительной камеры 2 у гиперболоида 40 камере 2 образуется грибовидное вих- 10 .вращения - зону пониженного давле- ревое движение топливной смеси в воз- ния в виде перевернутого гриба. душной вихревой воронке 39 в -верхней

При поступлении жидкой фазы в испарительную камеру 2 вихревая воронка 39 в верхней ее: части заполняется газовой фазой, а нижняя -.жидкой фазой.

Сформированное в нижней половине испарительной камеры 2 грибовидное

вихревое движение способствует интен- gQ происходит интенсивное насьщение гасификации процессов турбулизации по всему объему испарительной камеры 2 и газификации топливной смери.

В начальньй момент вращения рабочего органа 8 во внутренней его полости 13 образуется зона пониженного давления и грибовидное вихревое движение потоков в испарительной камере 2,. в результате чего происходит

55

зовой фазы (воздуха) парами топлива и компонентов.

В результате в зоне 37 образуется газифицированная топливная смесь, которая под действием засасываемых в вакуумную зону полости 13 свежих порций воздуха и топлива с компонен тами, а также под действием центробежных ciin и грибовидного вихревого

уха вой чей

1350376

осе всасывание топлива и компонентйв из камер подачи воздуха 4, топлива 5 и воды 6 во внутреннюю полость 13 рабочего органа 8 через дозировочные отверстия полого приводного вала 7. Под действием центробежных сил эти компоненты выбрасываются в зону ячеистых лопастей 12, где происходит

5

рование и подача образованной топлив- но-водяной-воздушной смеси в воздушный объем испарительной камеры 2.

В результате этого происходит интенсивное испарение топлива и воды.

Диспергированная топливно-водяная- воздушная смесь попадает на наружные поверхности бигиперболоида вращения, который под действием центробежных сил обеспечивает центростремительное ускорение переметиваемьм компонентам. В дальнейшем более плотные компоненты получают большее ускорение, а легкие компоненты испаряются с наружных поверхностей усеченных гиперболоидов 9

и 10 с меньшей скоростью. В результате этого при смешивании воздуха с жидким топливом и водой и их диспергированием в испарительную камеру 2

у гиперболических поверхностей образуется торообразная вихревая зона 37 пониженного давления, заполненная газифицированной топливной смесью, а жидкое неиспарившееся топливо и вода

заполняют испарительную камеру 2, циркулируя в менее интенсивном (по сравнению с торообразным) вертикальном осевом вихревом движении в зоне 38, в результате чего в испарительной

части испарительной камеры 2 у полого приводного вала 7. Причем тяжелая 45 жидкая часть неиспарившегося -топлива и воды циркулирует через торообразную вихревую зону 37 пониженного давле-ч ния, где благодаря развитой поверхности контакта жидкой и газовой фаз

5

зовой фазы (воздуха) парами топлива и компонентов.

В результате в зоне 37 образуется газифицированная топливная смесь, которая под действием засасываемых в вакуумную зону полости 13 свежих порций воздуха и топлива с компонен тами, а также под действием центробежных ciin и грибовидного вихревого

движения, создаваемых рабочим орган 8 и жидкой фазой топливной смеси, нагнетается в воздушную вихревую воронку 39, где образуется зона пони- женного давления.

Таким образом, жидкая фаза в это случае выполняет функцию жидкостного поршня J, перемещающего газифицированную топливную смесь из торообразной зоны 37 пониженного давления в вих- ревую воронку 39, где в зоне 38 создается- избыточное пульсирующее давление газифицированной топливной смеси. В результате этого газифици- рованная топливная смесь находится в вихревой воздушной воронке 39 под избыточным давлением. , Избыточное давление способствует

повьшенной концентрации газифициро- ванного топлива, а вихревое движение газифицированной топливной смеси в воронке 39 устраняет возможность капельного уноса жидкого топлива с газифицированной топливной смесью в . камеру 3 отбора газифицированного топлива.

Кроме того, газифицированная топливная смесь, проходя из зоны 37 через зону 38 в воронку 39, дополнительно насыщается углеводородными компонентами бензина и воды.

Из воздушной воронки 39 газифицированная топливная смесь через пере- пусные каналы 14 поступает в камеру отбора газифицированного топлива, гд происходит сглаживание пульсации избыточного давления газифицированной топливной смеси от действия жидкостного поршня.

Кроме того, при прокручивании коленчатого вала и синхронно связанного с запуском двигателя привода вращения (не показан) полого приводного вала 7 по трубопроводам 24 и 25 жиклерам 22 и 23 происходит всасывание в камеру 5 подачи топлива и камеру. 6 подачи компонентов бензина и воды соответственно, а из пространства до воздушной заслонки 28 происходит одновременное всасывание атмосферного воздуха по воздушному каналу 27 и жиклером 26 в камеру 4 подачи воздуха и по воздушному каналу 33 в камеру 3 отбора газифицированного топлива, где за счет воздушной заслонки 34 происходит регулирование степени обогащения газифицированной топливной смеси воздухом. Из камеры

3 отбора газифицированного топлива через жиклер 36 по газопроводу 35 насыщенная парами топлива и воды первичная газифицированная топливная смесь поступает в диффузор 32 смесителя 30, где смешивается с потоком воздуха, прошедшим через зазор между воздушной заслонкой 28 и смесителем 30. Состав вторичной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, определяется составом и количеством дополнительного возд5гха в первичной смеси. Регулирование этих параметров осуществляется установкой воздушных заслонок 28 и 34 в определенном положении в зависимости от условий эксплуатации.

Устройство для газификации топливной смеси и система для обеспечения подачи компонентов предусматривает работу как с возможностью подач воды в испарительную камеру 2 из бака 16, так и без подачи воды за счет перекрытия клапана 21.

Формула изобретения

1.Способ газификации топливной смеси путем насыщения атмосферного

воздуха в испарительной камере парами топлива и компонентов, способствующих сгоранию углеводородного топлива, отличающийся тем, что,

с целью увеличения интенсивности испарения насыщения и гомогенизации компонентов смеси, газификацию проводят во взаимно вращающихся и пересекающихся потоках топлива,- воды и

атмосферного воздуха под действием центробежных сил, а отбор газовой смеси производят из вращающегося потока газообразной топливной смеси.

2.Устройство для -газификации топливной смеси, содержащее воздушную камеру, емкости для подачи топлива

и воды, смеситель с диффузором, воз- дущной и дроссельной заслонками, испарительную камеру с рабочим органом для распыливания горючей смеси, подключенной через трубопроводы к соответствующим емкостям, и камеру отбора горючей смеси, отличающееся тем, что, с целью улучшения гомогенности горючей смеси, рабочий орган выполнен в виде бигиперболоида вращения и мешалки с ячеистыми лопастями, причем рабочий орган жестко закреплен на полом приводном валу.

7 13503768

3, Устройство по п, 2, о т л и-камерой- при помощи соединитёльчающееся тем, что воздушнаяных каналов,

камера и емкости для подачи топлива4. Устройство по п. 2, о т л ии воды сообщены с испарительной каме-чающееся тем, что воздушная

рой при помощи дозирующих отверстий,камера и камера отбора горючей смеси

размещенных в полом приводномразмещены над испарительной камерой,

валу, а камера отбора горючейа емкости для подачи топлива и воды-

смеси сообщена с испарительной под испарительной камерой.

Изобретение позволяет увеличить интенсивность испарения, насыщения и гомогенизации компонентов топливной .смеси. Газификация топлива проводится во взаимно-вращающихся и пересекаю15(Л ОО СП о со 05 S