МЕХАНИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА

МЕХАЬТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА
Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для впрыска и распыливания жидкостн и может быть использовано в различных тепловых двигателях, в силовых энергетических установках, в машинах и аппаратах химической промышленности, в ЖРД ракетно-космической техники, где требуется высокая точность поддержания расхода компопентов топлива и высокая мелкодисперсность распыла.
Известна механическая двухкомпонентная форсунка, содержащая составной корпус с соплом, с каналами для подвода двух компонентов (а.с. № 611683 F 23Д11/04, 1978 г.). В ней смешение компонентов топлива осуш,ествляется за счет сталкивания их пелен, что обеспечивает некачественное смешение и распыливание компонентов
Наиболее близким техническим решением к описываемому является механическая форсунка, содержащая составной корпус с соплом, с каналами для подвода двух комнонентов, которые установлены в активную излучающую накладку ультразвукового преобразователя. (Патент РФ № 2127822 F02 М 43/04, 1996 - выбран за прототип).
Хотя данная механическая форсунка обеспечивает распыление и смешение двух компонентов тонлива, в ней имеет место недостаточный эффективный процесс распыления компонентов.
Задача полезной модели состоит в расширении технических возможностей форсунки, заключающейся в возможности регулировать процессом смешивания компонентов небольшими микрообъемами во взвешенном состоянии.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в торцевой части корпуса с соплом, жестко установлен пористый элемент с микрокапилярными отверстиями выполненных таким образом, что половина из них в чередующемся порядке подсоединены к каналу для подвода одного, а другая - для
г; о о у: :Г  I ,524 - .- - МГТК F 02 М43 / 04
Р23Д11/04
подвода другого компонента, прнчем оси микрокапилярных отверстий параллельны осн ультразвукового преобразователя.
Решение поставленной задачи достигается также тем, что оси микрокапилярных отверстий расположенных по замкнутой нлощади вокруг всего периметра пористого элемента на входе и выходе - были параллельны, а оси микрокаиилярных отверстий расположенных внутри ограниченной площади наклонены под углом до 45° к центральной оси ультразвукового преобразователя по ходу продвижения компонентов топлива к торцевой поверхности, а также оси микрокапилярных отверстий пористого элемента расположенных внутри ограниченной площади наклонены нод углом не менее 135° к центральной оси ультразвукового преобразователя по ходу продвижения компонентов топлива к торцевой поверхности сопла.
Кроме того оси микрокапилярных отверстий пористого элемента могут быть расноложены но винтовой спирали, например вокруг оси корпуса и сопла, на натужной поверхности активной излучающей накладки ультразвукового преобразователя нанесены винтовые канавки, выполненные по ходу винтовой спирали микрокапилярных отверстий.
И, наконец, в нористом элементе, например одна часть микроканилярных отверстий в чередующемся норядке подсоединена к каналу для подвода одного, другая часть - для подвода второго компонента, а третья часть - для подвода газообразной смеси, нричем в активной излучающей накладки ультразвукового преобразователя и в составном корпусе имеется для этого дополнительный канал и отверстия, а внутри составного корнуса донолнительно размещен пористый фильтрующий элемент.
На фиг. 1,2,3,4, 5, 6, 7, 8, 9 показана конструкция механической форсунки.
Форсунка состоит из составного корнуса 1 с сонлом 2, жестко установленным в активной излучающей накладке 3 ультразвукового преобразователя 4 и с расположенными в ней каналами 5 и 6 для подвода двух компонентов топлива соответственно через отверстия 7 и 8 в корпусе 1. Составной корпус 1 жестко установлен в активной накладке 3 с помощью резьбового соединения 9. В торцевой части корпуса 1 с соплом 2 установлен пористый элемент 10 с микрокапилярными отверстиями 11, выполненных таким образом, что половина из них в чередующемся порядке подсоедипена к каналу через трубку в виде колена 12 для подвода одного, а другая для подвода через трубку в виде колена 13 другого компонента топлива. Оси микрокапилярных отверстий 11 в данном случае параллельны оси ультразвукового преобразователя 4.
В некоторых случаях в форсунке (см. фиг. 3), оси микрокапилярных отверстий, расположенных по замкнутой площади вокруг всего периметра пористого элемента 10 на выходе параллельны, а оси микрокапилярных отверстий 14 расположенных внутри ограниченной площади, наклонены под углом не более 45 градусов к центральной оси преобразователя 4 по ходу продвижения компонентов топлива к торцевой поверхности сопла 2.
Оси микрокапилярных отверстий 15 (см. фиг.4) расположенные внутри ограниченной площади наклонены под углом не менее 135 градусов к центральной оси преобразователя 4 по ходу продвижения компонентов топлива к торцевой поверхности сопла 2.
Оси микрокапилярных отверстий 16 пористого элемента 10 могут быть расположены по винтовой спирали (см. фиг.5 и 6), например вокруг оси корпуса 1 и сопла 2. На наружной поверхности активной излучающей накладкиЗ нанесены винтовые канавки 17 и 18, вынолненные по ходу (см. фиг. 7) и против хода (см. фиг. 8) винтовой спирали микрокапилярных отверстий 16.
В корпусе 1 (см. фиг. 9) с пористом элементом 10 одна часть микрокапилярных отверстий 11 в чередующемся порядке подсоединена к каналу 5 и отверстию 7 для подвода одного, другая часть подсоединена к каналу 6 и отверстию 8 для подвода второго компонента, а третья часть отверстий 11, для подвода газообразной смеси через по крайней мере один канал 19, выполненный в активной накладке 3 и отверстия 20 выполненные в составном корпусе 1, причем внутри составного корпуса 1 дополнительно размещен пористый фильтрующий элемент 21.
Ультразвуковой преобразователь 4 состоит из активной излучающей накладки 3, нассивной накладки 22, ньезокерамических элементов 23, токоподводящих шайб 24, токоизолирующей шайбы 25 и шпильки 26. Токонодводящие шайбы 24 подсоединены к ультразвуковому генератору ( на чертеже не показан).
Механическая форсунка работает следуюш;им образом.
Для настройки работы механической форсунки на заданный режим, подается по каналам 5 и 6 под давлением компоненты топлива в отверстия 7 и 8 и трубы выполненные в виде колена 12 и 13. Затем компоненты топлива поступают по отдельным отводам в микрокапилярные отверстия 11 пористого элемента 10 таким образом, что половина из них в чередующемся порядке заполняется одним компонентом, а другая - другим.
При подаче компонентов топлива в 4)орсунку на пьезоэлементы 23 через токоподводящие щайбы 24 от ультразвукового генератора (на чертеже не показан) подается переменное напряжение Ультразвуковой механический преобразователь 4 возбуждается и в нем создается стоячая волна. Механический преобразователь работает как полуволновая колебательная система на частоте f  22 и 44 кГц с амплитудой колебаний до 20 мкм.
При подаче компонентов, с увеличением давления и возбуждением ультразвукового преобразователя, компоненты топлива перемещаются по микрокапилярным отверстиям под действием возвратно-поступательных неремещений торца, микрообъемы компонентов топлива смешиваются и переходят во взвешенное мелкодисперсное состояние до с размером частиц О, 25 мкм. При прохождение по микрокапилярным отверстиям 11, резко снижаются силы внешнего трения, уменьшаются силы поверхностного натяжения, и на выходе микрокапилярных отверстий происходит интенсивное смешивание микрообъемов компонентов за счет микрокавитационных процессов с последующим переходом во взвешенное мелкодисперсное состояние.
сопла, устанавливается режим дросселирования. С увеличением величины управляющего давления осуществляется переход к режиму форсирования.
Расположением осей микрокапилярных отверстий, их скученностью или разряженностью по площади пористого элемента на входе и на выходе, в сопле могут быть достигнуты и созданы различные варианты «факелов горения компонентов топлива, например направленных к центральной оси или наоборот.
Для интенсивного и более эффективного смешивания в пористом элементе например одна часть микрокапилярных отверстий в чередующемся порядке подсоедипена к каналу для подвода одного, другая часть - для подвода второго компонента, а третья часть - для подвода газообразной смеси, причем в активной излучающей накладки ультразвукового нреобразователя и в составном корпусе имеется для этого дополнительный канал и отверстия.
Предлагаемая механическая форсунка обеспечивает распыление комнонентов до 0,25 мкм, что достаточно для эффективного горения в различных тепловых двигателях.