ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА

Полезная модель относится к области двигателестроения и турбиностроения, в частности к камерам сгорания газотурбинных двигателей и газотурбинных энергетических установок, точнее к форсункам для распыливания жидкого топлива.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является топливная форсунка основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоящая из корпуса, противонагарного колпачка, резьбового фильтра, жиклера, клапана и втулки с седлом, в которой выполнено коническое выходное отверстие для топлива в контакте с клапаном тарельчатого типа, притянутым пружиной к поверхности седла герметично с возможностью открывания в направлении камеры сгорания при превышении порогового значения давления настройки. Топливный клапан выполнен коническим тарельчатого типа для обеспечения стабильного угла конуса распыливания топлива с оптимальным размером капель, как при запуске двигателя, так и во всем диапазоне рабочих режимов (см. патент РФ №170790, F23D 11/14).
Однако качество распыла топлива существенно отличается на различных режимах работы двигателя. Образование крупных капель топлива преобладает при малых и средних расходах топлива. В режимах с повышенным расходом топлива стехиометрия топливовоздушной смеси нарушается во внутренней области конуса распыла ввиду того, что воздух подается на внешнюю поверхность топливного конуса. Обедненность кислородом внутренней области топливного конуса приводит к неполному сгоранию топлива, так как процесс горения топлива идет преимущественно со стороны внешней поверхности топливного конуса.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя состоит из корпуса, противонагарного колпачка, содержащего отверстия для подачи охлаждающего воздуха, резьбового фильтра, жиклера, втулки с седлом и клапана. Втулка с седлом выполнена с коническим выходным отверстием для топлива, контактирующим с клапаном тарельчатого типа, притянутым пружиной к поверхности седла герметично с возможностью открывания в направлении камеры сгорания при превышении порогового значения давления настройки. На внутренней стороне противонагарного колпачка обращенной к втулке с седлом, содержится буртик, расположенный коаксиально коническому выходному отверстию для топлива. В буртике выполнены канавки, ориентированные от внешней стенки большего радиуса буртика к внутренней стенке меньшего радиуса, направленные по касательным к конической поверхности конуса распыла топлива.
Технический результат, достигаемых заявляемым техническим решением, заключается в повышении качества топливовоздушной смеси, заключающееся в уменьшении размера капель топлива, насыщении смеси кислородом и улучшении стехиометрии.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена топливная форсунка с тарельчатым клапаном.
Топливная форсунка состоит из корпуса 1 с каналом 2 подвода топлива, резьбового фильтра 3 топлива с жиклером 4 отвода охлаждающего топлива, опоры 5 пружины, пружины 6, тарельчатого клапана 7, направляющей втулки 8, втулки 9 с седлом, противонагарного колпачка 10 с отверстиями 11 для подачи охлаждающего воздуха. Опора 5 пружины зафиксирована с помощью стопорного кольца 12, устанавливаемого в канавке на штоке клапана 7. Канал 13 слива предназначен для охлаждения форсунки после останова двигателя путем отвода нагретого топлива в полость слива. На внутренней стороне противонагарного колпачка 10 выполнен буртик 14 с канавками 15.
Работа заявляемой полезной модели осуществляется следующим образом.
Поступающее в канал 2 корпуса 1 топливо проходит через резьбовой фильтр 3 и по продольным каналам направляющей втулки 8 попадает в полость, ограниченную направляющей втулкой 8, втулкой 9 с седлом и тарельчатым клапаном 7. Герметичность обеспечена прилеганием клапана 7 к конусу втулки 9 с седлом и затяжкой пружины 6. Регулирование затяжки пружины 6 выполняется подбором толщины опоры 5 пружины, охватывающей стопорное кольцо 12. Подвод расхода топлива под клапан 7 вызывает нарастание давления и открытие кольцевого зазора. Угол конуса распыливания близок к углу конуса клапана 7 и втулки 9 с седлом. Воздух через отверстия 11 поступает в промежуток между внутренней стенкой противонагарного колпачка 10 и втулкой 9 с седлом, проходя по канавкам 15 в буртике 14, и приобретает преимущественные направления движения, ориентированные по касательным к конической поверхности конуса распыла топлива, закручивая конус распыла и тем самым способствуя образованию конуса распыла топлива, содержащего более мелкие капли топлива, лучшим образом перемешанные с воздухом. После останова двигателя топливо, охлаждающее форсунку и клапан 7, отводится по проточкам направляющей втулки 8 через жиклер 4 в канал 13 слива.