УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ТОПЛИВНЫХ ФОРСУНОК

Полезная модель относится к технике ультразвуковой очистки полых изделий, например, топливных форсунок инжекторных бензиновых двигателей и может быть использована, в частности, в автомобильной промышленности при ремонте и техническом обслуживании двигателей.
Известны различные способы и устройства для ультразвуковой очистки изделий и деталей [1, 2], имеющие резервуар, заполненный определенным количеством моющей жидкости, в которую погружают очищаемое изделие или деталь. Внутри или снаружи на стенке резервуара закреплен блок генерирования ультразвуковых колебаний, обеспечивающих очистной эффект. Однако известные технические решения обеспечивают очистку только внешней поверхности изделий и не позволяют очищать внутренние поверхности изделий.
Устройство для очистки деталей [3] с помощью гидродинамического излучателя, установленного на подвижном штоке и ультразвукового преобразователя кольцевого типа, с перемещением детали через кавитационную зону отличается сложностью конструкции и предназначено для очистки деталей типа труб. Оно не может быть использовано для эффективной очистки внутренних каналов небольших изделий, например, топливных форсунок.
Известен также способ очистки распылителей дизельных форсунок и устройство для его осуществления [4], за счет подачи дисперсной эмульсии к очищаемому распылителю многоплунжерным насосом по замкнутому циклу с частотой впрыскивания, кратной частоте вращения вала насоса. Очистка
распылителя форсунок происходит в результате многократного приложения давления удара частиц воды к отложениям нагара. Этот способ требует дополнительную операцию впрыска очищаемой жидкости и отличается низкой производительностью и низкой эффективностью очистки, не позволяет очищать внутренний канал форсунок.
Эти же недостатки присущи и устройству для ультразвуковой очистки полых изделий [5], содержащему ультразвуковой преобразователь, образующий стенки рабочей камеры с крышкой, внутри которого установлена кассета со штуцером для присоединения к полости изделия, систему подвода и слива моющей среды.
Известны способы и устройства [6] очистки форсунок, основанные на отмывке форсунок в ультразвуковой ванне (камере), заполненной моющей жидкостью. При этом форсунки погружают в моющую жидкость входным или выходным концом или погружают полностью. Так как акустическая энергия распределена в ванне по всему объему, то на погруженную в эту жидкость форсунку воздействует только небольшая часть акустической энергии, создаваемой ультразвуковым (УЗ) излучателем, закрепленным на ванне. Кроме того, часть энергии теряется на границах излучатель-ванна-моющая жидкость. Все это значительно снижает эффективность использования акустической энергии и, соответственно, очистки. Загрязнения постоянно накапливаются в моющей жидкости и при открытии форсунки попадают внутрь. Для того, чтобы акустическая энергия гарантированно проникала во внутреннюю полость форсунки, ее предварительно заполняют моющей жидкостью при помощи шприца.
Во время отмывки в УЗ-ванне во внутреннюю полость форсунки привносятся из загрязненной моющей жидкости ранее удаленные частицы. При работе в режиме переключения они могут привести к механическим повреждениям и к выходу форсунки из строя, так как частички загрязнения, являясь абразивами, попадают между трущимися деталями форсунки.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является устройство для очистки электрических топливных инжекторов.
Устройство содержит камеру очистки (ультразвуковую ванну) с моющей жидкостью, источник УЗ-энергии, установленный на дне или стенке ванны. Форсунки входным концом помещают в ультразвуковую ванну с моющей жидкостью, возбуждают в моющей жидкости ультразвуковые колебания с частотой от 1 до 50 кГц. На электромагнит форсунки подают электрические импульсы с длительностью от 1,0 до 40,0 мсек и частотой от 50 до 15000 переключений в минуту, при этом моющая жидкость обратным потоком от выходного до входного конца промывает внутренние части форсунок.
Недостатки известного устройства заключаются в следующем.
В устройстве отсутствует источник избыточного давления, а обратный поток моющей жидкости от выходного до входного конца достигается лишь посредством звукокапилярного эффекта. Этот эффект не позволяет достичь необходимого давления и скорости потока моющей жидкости, достаточных для эффективной промывки и выноса из зоны очистки загрязненных частиц. Кроме того, качественно очистить форсунки от загрязнений, накопившихся во внутренних полостях обратным потоком можно лишь при снятом входном фильтре (сеточке), иначе загрязнения большей частью оседают на внутренней поверхности фильтра внутри форсунки, а это увеличивает время очистки.
Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение эффективности и качества очистки форсунок, снижение времени очистки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой очистки топливных форсунок, содержащих ультразвуковой преобразователь и камеру очистки с моющей жидкостью. Ультразвуковой преобразователь снабжен концентратором, установленным своим входом на торце ультразвукового преобразователя и закреплен на одном из плеч
держателя, на втором плече которого закреплена камера очистки, снабженная продольным горизонтальным каналом, соединенным входом с магистралью подачи моющей жидкости, а выходом с магистралью вывода моющей жидкости после очистки форсунки, при этом в стенке камеры выполнены два противоположные друг другу отверстия, в одном из которых установлен торец концентратора, а в другом соосно упомянутому концентратору с помощью кронштейна закреплена своим входом или выходом форсунка, кроме того магистраль подачи моющей жидкости снабжена насосом или фильтром для моющей жидкости, а магистраль моющей жидкости регулятором давления.
Использование концентратора, установленного своим входом на торце ультразвукового преобразователя, обеспечивает максимально эффективное использование ультразвуковой энергии, что повышает качество очистки и сокращает время очистки.
Выполнение продольного горизонтального канала в камере очистки, соединенного входом с магистралью подачи моющей жидкости обеспечивает постоянный пролив жидкости через открытую форсунку. Озвученная жидкость, циркулируя по каналу выносит частички загрязнений из внутренней полости форсунки.
Ультразвуковой концентратор, установленный торцом в одном из отверстий стенки камеры очистки соосно форсунке, действует направленно и кроме кавитации создает моющное направленное акустическое давление жидкости, которое ускоряет процесс отрыва загрязняющих частиц и вымывание их из полости форсунки, не требуя отдельной операции промывки, как в известных устройствах.
Соединение выхода канала с магистралью выхода моющей жидкости обеспечивает вывод загрязнений из канала, исключая их попадание в полость форсунки.
Таким образом, предложенная совокупность признаков является новой и направлена на достижение технического результата, выражающегося в повышении качества очистки форсунок и снижении времени очистки.
Следовательно, она соответствует критериям патентоспособности полезной модели: «новизна», «технологический эффект», «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично изображено устройство для ультразвуковой очистки топливных форсунок.
Устройство для ультразвуковой очистки топливных форсунок содержит источник ультразвуковой энергии, выполненный в виде ультразвукового преобразователя 1, предназначенного для преобразования электрического сигнала от генератора ультразвукового (на фиг. не показан) в механические колебания той же частоты, что и частота ультразвукового сигнала, порядка 20-40 кГц. На торце источника ультразвукового преобразователя 1 установлен своим входом концентратор 2, предназначенный для усиления амплитуды ультразвуковых колебаний преобразователя ультразвукового 1 до необходимой для эффективной очистки величины. Концентратор 2 закреплен на одном из плеч держателя 3, на втором плече которого установлена камера очистки 4, снабженная продольным горизонтальным каналом 5. Вход 6 канала 5 соединен с магистралью подачи моющей жидкости 7, а выход 8 с магистралью вывода моющей жидкости 9 после очистки форсунки 10.
В стенке камеры очистки 4 выполнены два противоположно расположенные друг другу отверстия 11, 12. В отверстии 11 установлен торец концентратора 2, а в отверстии 12 соосно концентратору с помощью концентратора с помощью кронштейна 13 закреплена своим входным или выходным концом форсунка 10.
Магистраль подачи моющей жидкости 7 снабжена насосом 14 для подачи моющей жидкости из бака 15 в канал 5 камеры очистки 4 и фильтром 16 задерживающим остатки загрязнений, попадающих в моющую жидкость после очистки форсунки 10. Магистраль вывода моющей жидкости 9
снабжена регулятором давления 17, обеспечивающего необходимое давление в канале 5 камеры очистки, и манометром 18, служащим для контроля давления моющей жидкости внутри канала 5 камеры очистки 4.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Форсунку 10, подлежащую очистке, устанавливают в отверстие 7 камеры очистки 4 входным или выходным концом в закрытом состоянии. В камеру очистки 4 из бака 15 при помощи насоса 14 через фильтр 16 под давлением подают моющую жидкость, состав которой подбирается специально для очистки загрязнений, характерных для топливных форсунок. Давление жидкости в канале 5 камеры очистки 4 регулируют при помощи регулятора давления 17 и устанавливают равным рабочему давлению для конкретного типа форсунок. Давление контролируют манометром 18. избыток жидкости через регулятор давления 17 сбрасывается в бак 15. После этого включают ультразвуковой генератор (на фиг. не показан), электрический сигнал ультразвуковой частоты с которого поступает на на ультразвуковой преобразователь 1 (например, пьезоэлектрический или магнитострикционный), где он преобразуется в механические колебания той же частоты. Концентратор 2, установленный соосно форсунке 10 на расстоянии 1-2 мм от входного или выходного конца ее, усиливает амплитуду механических колебаний до необходимого значения. В результате механических колебаний торца генератора в моющей жидкости возбуждаются кавитационные и моющие акустические течения в непосредственной близости от входного или выходного конца форсунки, подлежащей очистке. Все загрязнения, не попадая внутрь форсунки 10, выносятся течением жидкости через регулятор давления 17 в бак 15. Поскольку в предложенном устройстве ультразвуковая энергия сконцентрирована в необходимом месте и не распределена по объему жидкости в ванне, как в известных технических решениях, то это несколько раз ускоряет процесс очистки и повышает его эффективность.
После промывки входного или выходного конца форсунки, находящейся в закрытом состоянии, на электромагнит 19 (на фиг. не показан) форсунки 10 подается постоянное напряжение и шток 20 внутри форсунки переводит ее в открытое состояние. Очищенная фильтром 16 моющая жидкость мощными акустическими потоками и кавитацией, проходя через форсунку 10, способствует отрыву частиц загрязнений от внутренней поверхности форсунки и очищает ее. При этом внешние, особенно сильные загрязнения, которые образуются на входе и выходе форсунки в процессе ее эксплуатации, уже не попадают внутрь, так как были заранее удалены в режиме очистки закрытой форсунки.
Моющая жидкость, подаваемая в камеру очистки 4, всегда чистая, так как она подается из бака 15 в камеру 4 при помощи насоса 14 через фильтр 16, находясь в режиме постоянной фильтрации и рециркуляции.
Таким образом, предложенное устройство по сравнению с известными отличается простотой конструкции, обеспечивает эффективную и качественную очистку внутренней полости топливных форсунок, снижает время очистки.
Источники информации:
1. Патент РФ №2062667, Кл. В08В 3/12, пуб. 27.06.96. «Устройство для ультразвуковой очистки деталей»
2. Патент Японский №3641383 В2, Кл. В08В 3/12, пуб. 14.04.99. «Ультразвуковое очистное устройство»
3. Авт. св. №557829, кл. В08В 3/12, пуб. 1977. «Устройство для очистки деталей типа труб»
4. Авт. св. №1815404, кл. F02M 65/00, пуб. 1993. «Способ очистки распылителей форсунок дизеля и устройство для его осуществления»
5. Авт.св. №1431874, кл. В08В 9/00, пуб. 1988. «Устройство для ультразвуковой очистки полых изделий»
6. Комплекс по обслуживанию форсунок
7. Патент США №5295497, кл. В08В 3/12, пуб. 1994. «Electric fuel injector cleaner apparatus» («Устройство для очистки электрических топливных инжекторов»)