Центробежная форсунка

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может применяться в химической, пищевой промышленности, а также может быть использовано в системе топливоподачи различных энергетических устройств. Центробежная форсунка состоит из корпуса, шнека, в нижней части корпуса выполнено дроссельное отверстие и первый штуцер подачи топлива, при этом в осевой части шнека выполнено отверстие, внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность шнека образуют цилиндрическую полость, переходящую в нижней части в усеченный конус, в которой установлена спираль, в верхней части корпус форсунки снабжен крышкой с выполненными во внутренней ее части регулировочным механизмом, кольцевой канавкой и радиальными отверстиями, в отверстие крышки и шнека установлен подпружиненный в верхней части винт Архимеда, первый штуцер подачи топлива установлен радиально полости корпуса, а в крышке выполнены радиальные отверстия, соединяющие второй штуцер подачи воздуха или газа через кольцевую канавку и радиальные отверстия в шнеке, расположенные по окружности с его осевым отверстием. Технический результат – повышение качества смесеобразования, улучшение качества распыливания топлива. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может применяться в химической, пищевой промышленности, а также может быть использована в системе топливоподачи различных энергетических устройств.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является центробежная форсунка, содержащая корпус с камерой, в которую запрессован шнек, причем в днище корпуса выполнено дроссельное отверстие, а в верхней части размещен штуцер с цилиндрическим отверстием, внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а под дроссельным отверстием расположена коническая камера смешения для формирования суммарного мелкодисперсного вращающегося потока, при этом штуцер снабжен диффузором и прокладкой, направление винтовой нарезки указанного отверстия либо совпадает, либо противоположно направлению внешней винтовой нарезки шнека, при этом шнек форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина или сапфира (Патент RU 2339875, С1, МПК F23D 11/04. МПК B05B 1/34, опубл. 27.11.2008 г. )

Недостатком известной форсунки является низкое качество смесеобразования, вызванное неоднородностью топливно-воздушной смеси, а также не способностью управлять (регулировать) процессами смесеобразования при изменяющихся природно-климатических и географических условиях эксплуатации.

Техническими результатами изобретения служат повышение качества смесеобразования и улучшение топливной экономичности энергетической установки, достигаемые за счет улучшения качества распыливания топлива, а также регулирования количества подаваемого топлива, проходимого через форсунки.

Технический результат достигается тем, что в центробежной форсунке, состоящей из корпуса, шнека, в нижней части корпуса выполнено дроссельное отверстие и первый штуцер подачи топлива, при этом в осевой части шнека выполнено отверстие, внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность шнека образуют цилиндрическую полость, переходящую в нижней части в усеченный конус, в которой установлена спираль, в верхней части корпус форсунки снабжен крышкой с выполненными во внутренней ее части регулировочным механизмом, кольцевой канавкой и радиальными отверстиями, в отверстие крышки и шнека установлен подпружиненный в верхней части винт Архимеда, первый штуцер подачи рабочего тела установлен радиально полости корпуса, а в крышке выполнена радиальное отверстие, соединяющее второй штуцер подачи воздуха (газа) через кольцевую канавку и радиальные отверстия в шнеке расположенные по окружности с его осевым отверстием, спираль шнека выполнена из эластичного материала, с диаметром , где - расстояние между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью шнека.

Сущность изобретения заключается в том, что внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность шнека образуют цилиндрическую полость, переходящую в нижней части в усеченный конус, в которой установлена спираль, в верхней части корпус форсунки снабжен крышкой с выполненными во внутренней ее части регулировочным механизмом, кольцевой канавкой и радиальными отверстиями, в отверстие крышки и шнека установлен подпружиненный в верхней части винт Архимеда, первый штуцер подачи рабочего тела установлен радиально полости корпуса, а в крышке выполнено радиальное отверстие, соединяющее второй штуцер подачи воздуха (газа) через кольцевую канавку и радиальные отверстия в шнеке расположенные по окружности с его осевым отверстием.

Кроме этого спираль шнека выполнена из эластичного материала, с диаметром , где - расстояние между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью шнека.

На фиг. 1, 2 и 3 приведен вариант исполнения центробежной форсунки в разрезе, где обозначены: 1 - корпус форсунки, 2 - корпус шнека, 3 - дроссельное отверстие для подачи воздушно-топливной (горючей) смеси, 4 - коническая камера смешения, 5 - спиральная лента, 6 - спираль шнека, 7 - осевое сужающееся отверстие в виде сопла, 8-1 - штуцер подвода воздуха (газа) к осевому отверстию шнека (внутренней полости винта Архимеда), 8-2 - штуцер подачи топлива к полости спирали шнека, 9 - радиальные отверстия для подачи воздуха (газа), 10 - радиальное отверстие для подачи топлива, 11 - радиальные отверстия, 12 - кольцевая канавка крышки форсунки, 13 - крышка форсунки с регулировочным механизмом, 14 - осевое отверстие (полость винта Архимеда), 15 - регулировочный механизм крышки форсунки.

В качестве внесенных к раннее известным деталям (элементам) форсунки относится:

штуцер 8-2 подачи топлива через радиальное отверстие 10 в полость спирали шнека установлен в плоскости перпендикулярной продольной ось форсунки; штуцер 8-1 подвода воздуха (газа), через радиальное отверстие 9 подвода воздуха (газа) в крышке и радиальные отверстия 11 подвода воздуха (газа) в шнеке к осевому отверстию, установлен в плоскости перпендикулярной продольной ось форсунки; форсунка 1 в верхней части снабжена крышкой в виде накидной гайки совместно с механизмом перемещения 13 в осевом направлении, позволяющим изменять величину проходного сечения в полости спирали 6 шнека 2 и соответственно изменять объем и скорость подаваемого в сопло топлива, причем герметичность обеспечивается материалом и размером спирали шнека; спираль 6 шнека выполнена из эластичного материала (с диаметром , где - расстояние между внутренней поверхностью корпуса форсунки и наружной поверхности шнека), с шагом более грех диаметров спирали шнека из эластичного материала, позволяет при перемещении шнека вдоль продольной оси изменять размер полости между внутренней поверхностью форсунки 1 и внешней поверхностью шнека 2 и дополнительно за счет эластичности при сжатии и изменении формы канавки (принимая вид элипса) - уменьшает расстояние между шагами канавки и тем самым изменяет скорость прохождения топлива [Способ дегазации жидкости и устройство для его осуществления, патент RU 2627369 С1] к камере смешения с завихрением по направлению витков спирали; крышка форсунки 13 выполнена в виде накидной гайки с встроенным в нее регулировочным механизмом 15, позволяющим перемещать шнек в осевой плоскости относительно форсунки; в осевом отверстии шнека установлен подпружиненный винт Архимеда 5 в виде спиральной ленты, выполненный из полимерного материала с возможностью перемещения в продольном направлении и закрепленный одной стороной к регулировочному механизму 15 крышки, а другой к шнеку 2 и осуществляющий завихрение потоков воздуха (газа) в полости спиральная ленты шнека; кольцевая канавка 12, по диаметру равная двум расстояниям перемещения механизма, расположена в теле крышки 13 [Устройство для регулирования скорости потока жидкости в гидроприводе Патент RU 170799 U1] и служит для постоянного сообщения штуцера 8-1 и радиального отверстия 9 в крышке с радиальными отверстиями 11, расположенными по окружности в корпусе шнека, и подачи воздуха (газа) к осевому отверстию шнека (в полость спиральной ленты винта Архимеда); камера смешения 4 изготовлена в виде усеченного конуса для уменьшения проходного сечения и увеличения скорости прохождения струи воздуха (газа) при соединении с потоком топлива.

Заявляемая центробежная форсунка работает следующим образом.

Топливо подается через штуцер 8-2, радиальное отверстие 10 в корпусе 1 форсунки в полость между внутренней поверхностью корпуса форсунки 1 и внешней поверхностью корпуса шнека 2 (полость спирали шнека). Поток топлива вращается и подается по направлению спирали 6 шнека в камеру смешения 4. Одновременно в камеру смешения 4 поступает воздух (газ) и (или) воздух) под давлением через штуцер 8-1, отверстие 9 с кольцевой канавкой 12, радиальные отверстия 11 в шнеке, в полость 14 спиральной ленты шнека (винта Архимеда) с завихрением по направляющим спиралей винта Архимеда 5. В результате взаимодействий при слиянии в камере смешения вращающихся потоков топлива и воздуха (газа) и нагнетании совместного потока через сопло (осевое сужающееся отверстие в виде сопла) 7 и дроссельное отверстие 3 - происходит распад струи на мелкодисперсные фракции (капли) [Пучков Н.Г. Дизельные топлива. М.: Машиностроение, 1953. 195 с.]. При перемещении шнека за счет регулировочного механизма накидной гайки 13 [Устройство для регулирования скорости потока жидкости в гидроприводе Патент RU 170799 U1] изменяется величина проходного сечения полости спирали шнека за счет изменения межвиткового расстояния при сжатии и расширении спирали шнека и изменении площади сечения полости, тем самым изменяется скорость потока топлива.

При перемещении шнека в направлении на дроссельного отверстия (ввинчивается крышка) происходит сужение полости между внутренней поверхностью корпуса форсунки и наружной поверхностью шнека, т.е. проходное сечение топлива уменьшается. Благодаря выполнению спирали шнека из эластичного материала витки спирали также сжимаются приобретая форму овала. Следовательно, уменьшается шаг спирали, т.е. проходное сечение топлива также уменьшается. Это приводит к повышению давления топлива, проходящего через сечение [Дизель начинается со смесеобразования. http://avtodvor.com.ua/vprysk.php (дата обращения 20.08.2017 г. )]. и как следствие его скорости сечения. При вывинчивании крышки сечение полости спирали шнека увеличивается, т.е. возвращается в исходное положение и скорость уменьшается.

Состав и скорость воздушно-топливной (горючей) смеси может изменяться за счет корректирования скорости газового потока воздуха (газа), подводимого, например от нагнетающего устройства, расположенного перед штуцером 8-1 подвода воздуха (газа) к полости винта Архимеда, а также за счет изменения регулировочным механизмом крышки 13 [Способ дегазации жидкости и устройство для его осуществления, патент RU 2627369 С1] проходного сечения полости спирали шнека, перемещая шнек по направлению спиральной ленты 2 внутри форсунки 1.

Размеры капель и равномерность состава топлива, распыливаемого за счет центробежного эффекта от вращений в полости спирали шнека при дополнительном взаимодействии с вихревым потоком воздуха (газа), уменьшаются по размеру (дробятся), что приводит к лучшему воспламенению и более полному сгоранию всей смеси, чем при работе известной форсунки | Более полное сгорание - топливо, http://www.ngpedia.ru/id415965p1.html. Дата обращения 20.08.2017)].

Таким образом, предполагаемое решение позволяет получить мелкодисперсное распыливание топлива [Дизель начинается со смесеобразования. http://avtodvor.com.ua/vpiysk.php (дата обращения 20.08.2017 г. )], что обеспечивает более качественное смесеобразование, улучшение мощностных характеристик и, как следствие повышение экономичности энергетической установки.

1. Центробежная форсунка, состоящая из корпуса, шнека, в нижней части корпуса выполнено дроссельное отверстие и первый штуцер подачи топлива, при этом в осевой части шнека выполнено отверстие, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность шнека образуют цилиндрическую полость, переходящую в нижней части в усеченный конус, в которой установлена спираль, в верхней части корпус форсунки снабжен крышкой с выполненными во внутренней ее части регулировочным механизмом, кольцевой канавкой и радиальными отверстиями, в отверстие крышки и шнека установлен подпружиненный в верхней части винт Архимеда, первый штуцер подачи топлива установлен радиально полости корпуса, а в крышке выполнены радиальные отверстия, соединяющие второй штуцер подачи воздуха или газа через кольцевую канавку и радиальные отверстия в шнеке, расположенные по окружности с его осевым отверстием.

2. Центробежная форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что спираль шнека выполнена из эластичного материала с диаметром Д≤1,2 × ln, где l - расстояние между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью шнека.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии сжигания жидких горючих веществ и может быть использовано для безопасной утилизации топлив неизвестного химического и разного фракционного состава.

Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного образования или сборалибо с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания жидкого топлива. Капиллярная испарительная форсунка содержит корытце, испаритель, рассекатель пламени, воздушный ресивер, вентиль, топливный бак, сопло, в качестве капиллярного жаростойкого материала используется силикагель технический гранулированный, заложенный во внутрь испарителя без уплотнения в объеме 60% от общего объема, а также внутри испарителя неподвижно зафиксирована сетка-фильтр.

Форсажная камера сгорания турбореактивного двигателя содержит корпус, подключенный к турбине, сопло, топливные или топливно-воздушные коллекторы, к которым подключены форсунки с распылителями.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. Центробежная форсунка содержит корпус, штуцер, закрепленный в верхней части корпуса.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки парогазовых смесей. Парогазогенератор содержит охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую в себя блок подачи компонентов топлива, блок подачи балластирующего компонента с огневым днищем, в котором выполнены сквозные каналы, форсунки, установленные по концентрическим окружностям и состоящие из полого наконечника, соединенного с полостью одного из компонентов топлива, форкамеры, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, при этом внутренняя полость форкамеры сообщается с одной стороны с полостями компонентов топлива, а с другой с полостью камеры, на наружной поверхности форкамеры выполнены ребра, причем балластирующий компонент поступает в полость камеры по кольцевым каналам, образованным форкамерами и сквозными каналами огневого днища.

Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного образования или сбора либо с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. Пневматическая форсунка содержит корпус со шнеком, соосно расположенным в нижней части корпуса, и расположенный в верхней части корпуса штуцер с цилиндрическим отверстием для подвода жидкости, соединенным с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру.

Изобретение относится к системам утилизации защитных экранов и может быть использовано для получения стеклянного боя из отходов многослойного стекла. Технический результат - повышение эффективности и энергоресурсосбережения переработки боя из отходов многослойного стекла.

Изобретение относится к системам утилизации защитных экранов и может быть использовано для получения стеклянного боя из отходов многослойного стекла. Технический результат - повышение эффективности и энергоресурсосбережения переработки боя из отходов многослойного стекла.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов. Форсунка с коническим завихрителем содержит цилиндрический полый корпус с каналом для подвода жидкости, резьбовым участком и пояском со срезами под ключ, в нижней части цилиндрического полого корпуса с каналом для подвода жидкости закреплен полый конический завихритель, коническая обечайка которого фиксируется посредством по крайней мере трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке, выполненной на внутренней поверхности канала для подвода жидкости, при этом на внешней поверхности полого конического завихрителя выполнена сквозная винтовая нарезка.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сырой нефти с целью ее утилизации. Горелка для сжигания сырой нефти содержит полую обечайку, внутри которой установлен трубопровод подачи сжатого воздуха, причем в выходной части обечайки установлено профилированное днище, а на торце трубопровода подачи сжатого воздуха закреплено днище, при этом на цилиндрической поверхности обечайки, равномерно по окружности, расположены коллекторы сырой нефти, а на цилиндрической поверхности профилированного днища, равномерно по окружности, расположены коллекторы сжатого воздуха, состоящие из патрубков и пневматических форсунок, соединенных с коллекторами сырой нефти.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сырой нефти с целью ее утилизации. Горелочное устройство для сжигания сырой нефти содержит обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку расположенную внутри обечайки, горелку, расположенную на оси обечайки и представляющую собой полую обечайку, внутри которой установлен трубопровод подачи сжатого воздуха, причем в выходной части обечайки установлено профилированное днище, а на торце трубопровода подачи сжатого воздуха закреплено днище, при этом на цилиндрической поверхности обечайки, равномерно по окружности, расположены коллекторы сырой нефти, а на цилиндрической поверхности профилированного днища, равномерно по окружности, расположены коллекторы сжатого воздуха, состоящие из патрубков и пневматических форсунок, соединенных с коллекторами сырой нефти.

Изобретение относится к камере сгорания для газовой турбины. Камера сгорания содержит устройство пусковой горелки, топливный инжектор (102) и блок (103) воспламенителя.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Комбинированная горелка содержит, как минимум, полый цилиндрический корпус, соединенный с трубопроводом подачи газовых сбросов, трубу, соосно установленную внутри корпуса и соединяющую трубопровод подачи жидкостных сбросов с пневматической форсункой, установленной в выходной части корпуса и состоящей из полого наконечника для подачи жидкостных сбросов, патрубка, выполненного глухим со стороны его выходной части и охватывающего с зазором наконечник, при этом канал наконечника выполнен закрытым со стороны его выходной части, а на его наружной поверхности выполнены пилоны, взаимодействующие с внутренней поверхностью патрубка и центрирующие наконечник относительно патрубка, причем на торце наконечника выполнены отверстия, расположенные под углом к оси пневматической форсунки, при этом выходной участок внутренней поверхности патрубка выполнен эквидистантно наружной поверхности наконечника, а на торце патрубка выполнены отверстия, расположенные соосно относительно отверстий, выполненных на торце наконечника, несколько трубок, установленных снаружи корпуса с одинаковым угловым шагом и соединенных с внутренней полостью корпуса, при этом на концах трубок установлены форсунки.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для совместного сжигания газовых и жидкостных сбросов. Комбинированное горелочное устройство характеризуется тем, что содержит обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, горелку, расположенную на оси обечайки и представляющую собой полый цилиндрический корпус, соединенный с трубопроводом подачи газовых сбросов, трубу, соосно установленную внутри корпуса и соединяющую трубопровод подачи жидкостных сбросов с пневматической форсункой, установленной в выходной части корпуса и состоящей из полого наконечника для подачи жидкостных сбросов, патрубка, выполненного глухим со стороны его выходной части и охватывающего с зазором наконечник, при этом канал наконечника выполнен закрытым со стороны его выходной части, а на его наружной поверхности выполнены пилоны, взаимодействующие с внутренней поверхностью патрубка и центрирующие наконечник относительной патрубка, причем на торце наконечника выполнены отверстия, расположенные под углом к оси пневматической форсунки, при этом выходной участок внутренней поверхности патрубка выполнен эквидистантно наружной поверхности наконечника, а на торце патрубка выполнены отверстия, расположенные соосно относительно отверстий, выполненных на торце наконечника, несколько трубок, установленных снаружи корпуса с одинаковым угловым шагом и соединенных с внутренней полостью корпуса, при этом на концах трубок установлены форсунки.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сырой нефти с целью ее утилизации. Горелочное устройство для сжигания сырой нефти содержит раму, смесительную головку, закрепленную на раме и включающую в себя блок подачи сжатого воздуха, блок подачи сырой нефти, представляющие собой два кольцевых коллектора, установленные соосно и соединенные между собой двумя глухими патрубками, форсунки, расположенные по концентрическим окружностям и связывающие между собой блок подачи сжатого воздуха и блок подачи сырой нефти, состоящие из наконечника в виде полого цилиндра, соединенного с блоком подачи сырой нефти, причем в его выходной части расположена вставка с профилированным осевым каналом, при этом в ее выходной части выполнены каналы, расположенные под углом к оси форсунки, втулку с цилиндрической внутренней поверхностью, охватывающую с зазором наконечник и соединенную с блоком подачи сжатого воздуха, при этом на торце втулки закреплено сопло, дежурную горелку, расположенную на оси смесительной головки и закрепленную на раме, трубопровод сжатого воздуха и трубопровод сырой нефти, соединенные со смесительной головкой.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленностях. Пневматическая вихревая форсунка содержит корпус, в который запрессован шнек, и элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, а внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку с правой или левой нарезкой, при этом между внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека образована винтовая внешняя полость, соединенная посредством трубки с источником сжатого воздуха, а внутри шнека выполнено отверстие с левой или правой винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, при этом направление винтовой нарезки отверстия, выполненного внутри шнека, противоположно направлению внешней винтовой канавки шнека, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку с образованием цилиндрической камеры, выполняющей функции демпферной емкости для равномерной подачи сжатого воздуха в винтовую внешнюю полость, причем в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, служащем для демпфирования гидравлических ударов в случаях неравномерной подачи жидкости.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания жидкого топлива содержит наружную трубу в основном цилиндрической формы, имеющую впускной конец распыляющего газа и выпускной конец распыляющего газа, внутреннюю трубу в основном цилиндрической формы, имеющую впускной конец жидкого топлива и выпускной конец жидкого топлива и расположенную в наружной трубе с образованием канала распыляющего газа между указанными трубами, проходящего от впускного конца распыляющего газа к выпускному концу распыляющего газа, и распылительный наконечник, имеющий впускной конец и выпускной конец, причем впускной конец соединен с выпускным концом распыляющего газа наружной трубы, смесительную камеру для введения жидкого топлива из выпускного конца жидкого топлива внутренней трубы и распыляющего газа из канала распыляющего газа, и отверстие на выпускном конце распылительного наконечника, предназначенное для введения жидкого топлива и распыляющего газа из смесительной камеры и для выпуска жидкого топлива и распыляющего газа из распылительного наконечника в виде распыленного жидкого топлива, при этом внутренняя труба имеет множество наружных ребер на ее выпускном конце жидкого топлива, и, по меньшей мере, некоторые из наружных ребер контактируют с внутренней поверхностью впускного конца распылительного наконечника.

Двухкомпонентная форсунка содержит корпус форсунки, снабженный, по меньшей мере, первым впуском для распыляемой текучей среды, вторым впуском для газообразной текучей среды, смесительной камерой, выпускным отверстием форсунки и кольцевым отверстием в виде зазора, окружающим выпускное отверстие форсунки.
Наверх