УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОХОДНОГО СЕЧЕНИЯ ФОРСУНОК И ТОПЛИВОПРОВОДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
DEVICE FOR DEFINING HIGH-PRESSURE NOZZLE AND PIPELINE EFFECTIVE FLOW SECTION

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть преимущественно использовано в испытаниях топливной аппаратуры дизельных двигателей.
Известно устройство для определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления [патент РФ №2030625. Способ определения внутреннего объема топливопровода и устройство для его осуществления / Б.П. Удалов, А.П. Уханов. - №4891277; заяв. 17.11.1990; опубл. 10.03.1995, бюл. №7], содержащее последовательно соединенные между собой резервуар топлива с фильтром и краном, испытываемый топливопровод (или форсунку), мерную емкость со шкалой, нагнетательной трубкой, верхним и нижним кранами, секундомер и сосуд для сбора вытесненного из мерной емкости топлива.
В процессе испытания открывают соответствующие краны, и топливо, вытекая из резервуара, статическим давлением вытесняет воздух из канала испытываемого топливопровода (или форсунки) в мерную емкость, предварительно заполненную топливом. При этом топливо из мерной емкости через открытый нижний кран вытекает в сосуд для сбора вытесненного топлива. Затем закрывают нижний кран мерной емкости и по установившемуся уровню топлива в мерной емкости со шкалы считают показания объема топлива. Измеряя по секундомеру время от момента открытия нижнего крана до его закрытия объем топлива, проходящего через топливопровод (или форсунку) под постоянным статическим давлением, определяют эффективное проходное сечение.
Недостатком данного устройства является низкая точность определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления из-за сложности обеспечения постоянного давления в процессе испытания.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления [Уханов А., Черняков А. Подбор эталонных форсунок и топливопроводов // Сельский механизатор. - 2004. - №2. - С.12-13], содержащее топливный бак, электронасос, манометр, распределитель, нагнетательный и сливной топливопроводы, испытываемую форсунку (или топливопровод высокого давления), направляющее устройство, сливной топливопровод, мерный сосуд, весы и секундомер.
В процессе испытания включают электронасос и топливо из бака под постоянным давлением, контролируемым по манометру, через нагнетательный топливопровод и распределитель подается к форсунке (топливопроводу) и далее через направляющее устройство и сливной топливопровод направляется в мерный сосуд, установленный на весах.
Измеряя по секундомеру время истечения и массу (вес) топлива, проходящего через форсунку (топливопровод) под постоянным давлением, определяют эффективное проходное сечение.
Недостатком данного устройства является низкая точность определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления из-за сложности обеспечения постоянного давления в процессе испытания.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка, и от его применения получен следующий технический результат: повышение точности определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления.
Новые существенные признаки предлагаемого устройства заключаются в том, что имеется гидропневмоаккумулятор, а распределитель размещен между электронасосом и гидропневмоаккумулятором таким образом, что в нерабочем положении распределителя электронасос включен, а сливной топливопровод перекрыт и топливо из бака электронасосом через нагнетательный топливопровод подается в гидропневмоаккумулятор, где сжимает воздух до заданного начального давления (например, до 5 МПа), контролируемого по манометру, в рабочем положении распределителя электронасос выключен, а нагнетательный топливопровод перекрыт и топливо под действием давления сжатого воздуха из гидропневмоаккумулятора через сливной топливопровод проходит через испытываемую форсунку (или топливопровод высокого давления) и сливается в бак до момента достижения в гидропневмоаккумуляторе заданного конечного давления (например, 1 МПа), при этом время падения давления воздуха в гидропневмоаккумуляторе от заданного начального до заданного конечного измеряется секундомером.
Применение новых существенных признаков позволяет повысить точность определения эффективность проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления за счет обеспечения переменного давления в процессе испытания.
На чертеже изображена схема устройства для определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления.
Устройство для определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления содержит топливный бак 1, электронасос 2, распределитель 3, нагнетательный и сливной топливопроводы 4 и 5, манометр 6, испытываемую форсунку 7 (или топливопровод высокого давления), причем имеется гидропневмоаккумулятор 8, а распределитель 3 размещен между электронасосом 2 и гидропневмоаккумулятором 8 таким образом, что в нерабочем положении распределителя 3 электронасос 2 включен, а сливной топливопровод 5 перекрыт и топливо из бака 1 электронасосом 2 через нагнетательный топливопровод 4 подается в гидропневмоаккумулятор 8, где сжимает воздух до заданного начального давления, контролируемого по манометру 6, в рабочем положении распределителя 3 электронасос 2 выключен, а нагнетательный топливопровод 4 перекрыт и топливо под действием давления сжатого воздуха из гидропневмоаккумулятора 8 через сливной топливопровод 5 проходит через испытываемую форсунку 7 (или топливопровод высокого давления) и сливается в бак до момента достижения в гидропневмоаккумуляторе 8 заданного конечного давления, при этом время падения давления воздуха в гидропневмоаккумуляторе 8 от заданного начального до заданного конечного измеряется секундомером (на чертеже секундомер не показан).
Работа устройства происходит следующим образом.
При установке переключателя распределителя 3 в нерабочее положение и включении электронасоса 2 топливо под давлением, создаваемым электронасосом 2, из бака 1 по нагнетательному топливопроводу 4 через распределитель 3 поступает в полость гидропневмоаккумулятора 8, где сжимает воздух до заданного начального давления (например, до 5 МПа), контролируемого по манометру 6. Затем электронасос 2 выключают, а переключатель распределителя 3 переводят в рабочее положение, при котором нагнетательный топливопровод 4 перекрывается, а сливной топливопровод 5 сообщается с полостью гидропневмоаккумулятора 8. Одновременно с этим включают секундомер. Под действием давления сжатого воздуха топливо из гидропневмоаккумулятора 8 через сливной трубопровод 5 проходит через испытываемую форсунку 7 (или топливопровод высокого давления) и сливается в бак 1 до тех пор, пока давление в гидропневмоаккумуляторе 8 не упадет до заданного конечного давления (например, до 1 МПа). Одновременно с этим секундомер выключают.
Зная по результатам испытания начальное и конечное давление, объем сжатого воздуха в гидропневмоаккумуляторе и время падения давления воздуха в гидропневмоаккумуляторе от заданного начального до заданного конечного рассчитывают эффективное проходное сечение (µf) форсунки (или топливопровода):
<mrow><mi>μ</mi><mi>f</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msqrt><mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub></mrow></msqrt><mo>−</mo><msqrt><mrow><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub></mrow></msqrt></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mn>2</mn><msub><mi>ρ</mi><mi>T</mi></msub></mrow></msqrt></mrow><mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>⋅</mo><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mn>3</mn></msup><mo>,</mo><mi></mi><mi></mi><mi>м</mi><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
,
2
3
3
T
1
2
1
<mrow><mi>П</mi><mi>а</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>Н</mi><mrow><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>к</mi><mi>г</mi></mrow><mrow><mi>м</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>с</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
где µ - коэффициент расхода; f - площадь поперечного канала форсунки (топливопровода), м; ρ - плотность топлива, проливаемого через форсунку (топливопровод), кг/м; P, P - заданное начальное и заданное конечное давление воздуха в гидропневмоаккумуляторе,
; V - объем сжатого воздуха в гидропневмоаккумуляторе, м; t - время падения давления воздуха в гидропневмоаккумуляторе от заданного начального до заданного конечного, с.
1
T
-6
3
3
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mn>5</mn><mi></mi><mi>М</mi><mi>П</mi><mi>а</mi><mi></mi><mi></mi><mo>=</mo><mn>5</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mn>6</mn></msup><mfrac><mrow><mi>к</mi><mi>г</mi></mrow><mrow><mi>м</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>с</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mi></mi><mi>М</mi><mi>П</mi><mi>а</mi><mi></mi><mi></mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>⋅</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mn>6</mn></msup><mfrac><mrow><mi>к</mi><mi>г</mi></mrow><mrow><mi>м</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>с</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
Например, если V=202·10 м, t=7 c,
,
, ρ=830 кг/м, то для форсунки
<mrow><mi>μ</mi><mi>f</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>202</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>6</mn></mrow></msup><mo>⋅</mo><mo stretchy="false">(</mo><msqrt><mn>5</mn></msqrt><mo>−</mo><msqrt><mn>1</mn></msqrt><mo stretchy="false">)</mo><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>6</mn></msup><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mn>830</mn></mrow></msqrt></mrow><mrow><mn>5</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>6</mn></msup><mo>⋅</mo><mn>7</mn></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>3</mn></msup><mo>=</mo><mn>0,29</mn><msup><mrow><mtext> мм</mtext></mrow><mtext>2</mtext></msup><mo>.</mo></mrow>
При подготовке устройства к следующему замеру испытываемую форсунку 7 отсоединяют от сливного топливопровода 5 и полностью сливают топливо из гидропневмоаккумулятора 8, что способствует свободному поступлению атмосферного воздуха в его полость.