СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВИХРЕВОЙ РАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ ФОРСУНКИ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА
METHOD OF MAKING LIQUID FUEL SWIRL ATOMISER

Изобретение относится к способу изготовления вихревой распылительной форсунки для распыления жидкого топлива.
Газовая турбина имеет компрессор, камеру сгорания и турбину. В камере сгорания топливовоздушная смесь доводится до воспламенения, вследствие чего возникает поток горючего газа. В газовой турбине давление потока горючего газа уменьшается, что приводит в действие компрессор и создает полезную мощность. Полезной мощностью может являться, к примеру, мощность на валу для приведения в действие генератора электростанции.
В газовой турбине в камере сгорания могут сжигаться как газообразные горючие вещества, так и жидкие горючие вещества. Если используется жидкое топливо, то перед сжиганием его необходимо распылить в воздухе для горения с заранее заданным распределением по размеру капель и концентрацией. Традиционным образом распыление жидкого топлива осуществляется посредством распылительной форсунки.
Распылительная форсунка помещена непосредственно в камеру сгорания или в камеру предварительного смешивания. В силу стесненных конструктивных условий в камере сгорания или в камере предварительного смешивания необходимым условием является то, что распылительная форсунка должна иметь лишь определенную заранее, ограниченную конструктивную глубину. Сконструированная с учетом ограничения монтажной глубины распылительная форсунка имеет ограниченные возможности при распылении, так что распылительная форсунка оснащается дополнительным устройством для образования вихревого движения в смеси жидкого топлива и воздуха для горения. Традиционная распылительная форсунка с устройством для образования вихревого движения выточена, отфрезерована и/или высверлена из цельной заготовки, или, в альтернативном варианте, изготовлена по типу микроламината, что является затратоемким мероприятием.
Задачей изобретения является создание способа изготовления вихревой распылительной форсунки для распыления жидкого топлива, причем указанный способ должен быть экономичным.
Способ в соответствии с изобретением для изготовления вихревой распылительной форсунки содержит следующие этапы: подготовка заготовки, имеющей полый цилиндр с закрывающим полый цилиндр с одной стороны днищем и открытым с другой стороны продольным концом, причем вблизи днища в полом цилиндре образовано, по меньшей мере, одно впускное отверстие, которое расположено в перпендикулярной продольной оси полого цилиндра плоскости и под углом тангенциально периферии полого цилиндра, а в продольном направлении полого цилиндра между впускным отверстием и открытым продольным концом по наружному периметру полого цилиндра дополнительно сформирован вращающийся вокруг продольной оси полого цилиндра кольцевой уступ, так что наружный диаметр полого цилиндра по отношению к кольцевому уступу со стороны впускного отверстия меньше, чем со стороны открытого продольного конца; подготовка пресса с удерживающей муфтой и с образованным посредством конуса и основания формообразующим штампом, расположенным соосно с удерживающей муфтой; ввод заготовки днищем вперед в удерживающую муфту до момента прилегания к удерживающей муфте, при этом кольцевой уступ выполнен в заготовке а заготовка на кольцевом пазу опирается на удерживающую муфту, так что при изготовлении не возникает нежелательного прогиба заготовки в зоне заготовки между кольцевым уступом и днищем, причем открытый продольный конец заготовки обращен к конусу; смещение удерживающей муфты в направлении к формообразующему штампу, при этом посредством конуса и основания открытый продольный конец деформируется вовнутрь, и открытый продольный конец, с образованием выпускного отверстия, располагается в горизонтальном положении перпендикулярно продольной оси заготовки.
Таким образом, при изготовлении вихревой распылительной форсунки днище и зона заготовки между кольцевым уступом и днищем удерживается посредством удерживающей муфты, так что эта зона не затрагивается деформацией. Напротив, деформируется зона заготовки от кольцевого уступа до открытого продольного конца в направлении заготовки, так что нежелательный прогиб заготовки в зоне между кольцевым уступом и днищем при изготовлении вихревой распылительной форсунки не может возникать.
Вихревая распылительная форсунка может экономичным образом изготавливаться посредством способа в соответствии с изобретением и обладает высокой эффективностью при распылении. Топливовоздушная смесь поступает затем от камеры воздухопроводного рукава через вихревую распылительную форсунку в камеру сгорания газовой турбины, причем вихревая распылительная форсунка помещена в конический участок воздухопроводного рукава. Вследствие этого, происходит вызванное завихрением потока распыление жидкого топлива в воздухе для горения на конусном участке воздухопроводного рукава посредством вихревой распылительной форсунки, в результате чего может быть получена высокая степень однородности распределения размеров частиц жидкого топлива в воздухе для горения. Таким образом, распыление жидкого топлива в воздухе для горения с помощью воздухопроводного рука является эффективным мероприятием.
В предпочтительном варианте выполнения заготовкой является обточенная деталь. Благодаря этому, заготовку можно экономичным образом изготавливать в больших количествах.
Далее предпочтительным является то, что формообразующий штамп установлен с возможностью свободного вращения вокруг оси симметрии своего конуса, так что заготовка деформируется по методу прокатки. Благодаря этому, в предпочтительном варианте может быть обработана заготовка с большой толщиной стенки.
Кроме того, предпочтительным является то, что способ изготовления вихревой распылительной форсунки имеет этап рассверливания выпускного отверстия до заданного диаметра. Благодаря этому, в предпочтительном варианте выполнения диаметр выпускного отверстия может быть установлен после этапа деформации по методу прокатки. В крайнем случае, открытый продольный конец деформирован вовнутрь таким образом, что выпускное отверстие полностью закрывается.
Предпочтительным является то, что способ изготовления вихревой распылительной форсунки имеет этап изготовления впускного отверстия в виде тангенциально установленного шлица и/или тангенциально установленного канала.
Благодаря этому, в предпочтительном варианте выполнения в корпусе вихревой распылительной форсунки по окончании деформации корпуса форсунки по методу прокатки может быть изготовлено впускное отверстие.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 продольное поперечное сечение вихревой распылительной форсунки в соответствии с изобретением,
фиг.2 продольное поперечное сечение заготовки вихревой распылительной форсунки по фиг.1,
фиг.3 поперечное сечение заготовки по фиг.2,
фиг.4 продольное поперечное сечение пресса для изготовления вихревой распылительной форсунки по фиг.1 с заготовкой по фиг.2 и 3,
фиг.5 продольное поперечное сечение воздухопроводного рукава в соответствии с изобретением.
Как очевидно на основании фиг.1, вихревая распылительная форсунка 1 имеет корпус 2 форсунки, образованный посредством полого цилиндра 5, а также закрывающего полый цилиндр 5 с одного конца днища 4 и закрывающей полый цилиндр 5 с другого конца головки 6. Благодаря этому, посредством полого цилиндра 5, днища 4 и головки 6 образована вихревая камера 3. В полом цилиндре 5 в зоне днища, с вхождением в вихревую камеру 3, выполнены первое впускное отверстие 7 и второе впускное отверстие 8 (см. фиг.3). Впускные отверстия 7, 8 расположены в одной плоскости, которая проходит перпендикулярно продольной оси полого цилиндра 5 и в которой впускные отверстия 7, 8 одинаково направлено установлены под углом 10 в направлении периферии полого цилиндра 5. Впускные отверстия 7, 8 расположены далее симметрично относительно продольной оси полого цилиндра 5, причем продольные оси впускных отверстий 7, 8 параллельны друг другу. Вследствие этого, впускные отверстия 7, 8 тангенциально входят в вихревую камеру 3 и располагаются напротив друг друга, так что, если через впускные отверстия 7, 8 в вихревую камеру 3 будет поступать топливовоздушная смесь, то в вихревой камере 3 образуется турбулентное течение.
В головке 6 предусмотрено выпускное отверстие 9, причем продольная ось выпускного отверстия 9 совпадает с продольной осью полого цилиндра 5.
Посредством регулировки диаметра, а также установки впускных отверстий 7, 8 и отношения диаметра к выпускному отверстию 9, процесс распыления может регулироваться целенаправленным образом.
Головка 6 примыкает закруглением 13 к полому цилиндру 5, а расположенная снаружи, если смотреть от вихревой камеры 3, кромка периферии выпускного отверстия 9 снабжена скосом 14. Вследствие этого, корпус 2 форсунки со стороны головки оказывается снабжен круглым контуром.
По наружному периметру полый цилиндр 5 снабжен круговым кольцевым уступом 11, причем зона полого цилиндра 5 в направлении от кольцевого уступа 11 к днищу 4 имеет меньший наружный диаметр, чем зона полого цилиндра 5 в направлении от кольцевого уступа 11 к головке 6.
На фиг.2 и 3 показана заготовка 12 для вихревой распылительной форсунки 1. Заготовка 12 отличается от корпуса 2 центробежной форсунки 1 в том отношении, что головка 6 еще не сформирована. Напротив, заготовка 12 с днищем 4 имеет форму полузакрытого полого цилиндра с открытым продольным концом 16, снабженным отверстием 15.
На фиг.4 показан пресс 17 с удерживающей муфтой 18 и формообразующим штампом 19. Муфта 18 имеет выемку, которая копирует форму заготовки в зоне от кольцевого уступа 11 к днищу 4. В выемку помещена заготовка 12, причем заготовка 12 на кольцевом уступе 11 опирается на удерживающую муфту 18, и впускные отверстия 7, 8 закрыты удерживающей муфтой 18.
Кроме того, открытый продольный конец 16 заготовки 12 выступает за пределы удерживающей муфты 18 и обращен к формообразующему штампу 19.
Формообразующий штамп 19 имеет на своей обращенной к продольному концу 16 стороне конус 20, продольная ось которого совпадает с продольной осью удерживающей муфты 18, причем конус 20 в своей центральной зоне перекрыт основанием 21, которое проходит перпендикулярно продольной оси конуса 20.
Конус 20 и основание 21 сформированы таким образом, что, когда удерживающая муфта 18 перемещается в направлении к формообразующему штампу 19 параллельно его продольной оси, то продольный конец 16 соприкасается с конусом 20 и начинает смещаться вовнутрь, в направлении к продольной оси удерживающей муфты 18. Затем открытый продольный конец 16, в результате деформации по методу прокатки, попадет на основание 21, в результате чего образуется головка 6 со своим закруглением 13, причем выпускное отверстие 9 остается в зоне продольной оси удерживающей муфты 18.
На фиг.5 показан воздухопроводный рукав 22, внутри которого сформирована камера 23 воздухопроводного рукава. Жидкое топливо протекает через впускное отверстие 24 камеры воздухопроводного рукава в камеру 23 воздухопроводного рукава. Воздухопроводный рукав 22 имеет цилиндрический участок 25 и конический участок 26, причем камера 23 воздухопроводного рукава образована как в цилиндрическом участке 25, так и в коническом участке 26, и конический участок 26 образует концевой элемент камеры 23 воздухопроводного рукава.
На коническом участке 26 с равномерным распределением по периферии расположены выпускные отверстия 27 камеры воздухопроводного рукава, в которые, соответственно, помещены вихревые распылительные форсунки 1. Вихревая распылительная форсунка 1 установлена в выпускном отверстии 27 камеры воздухопроводного рукава таким образом, что головка 6 наружной поверхностью конического участка 26 закрывается заподлицо, а в камеру 23 воздухопроводного рукава входит зона корпуса 2 форсунки, в которой выполнены впускные отверстия 7, 8 и днище 4.
Находящаяся в камере 23 воздухопроводного рукава жидкость поступает через впускные отверстия 7, 8 в вихревую камеру 3 с образованием вихревого потока и снова выходит из выпускного отверстия 9 с предварительно заданной степенью распыления жидкого топлива, а затем подается на расположенную далее в технологической цепочке камеру сгорания. Воздух, за счет подачи перпендикулярно потоку на выходе распыленной жидкости, смешивается с ней перед началом процесса сгорания. Вихревые распылительные форсунки 1 запрессованы и/или запаяны в выпускные отверстия 27 камеры воздухопроводного рукава.