ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА
PNEUMATIC BURNER

Изобретение относится к устройствам распыла жидких сред и может применяться для диспергирования жидких топлив в камерах сгорания газотурбинных установок, системах жизнеобеспечения, различных технологических процессах.
Известна усовершенствованная форсунка для жидкого топлива для горелок газовых турбин RU 2304252 С2, F23D 11/10 от 20.12.2002, предназначенная для распыла жидких топлив, содержащая головку, наконечник, суживающуюся полость, отверстие, трубку, центральный канал.
Недостатком данной конструкции являются большие потери полного давления и энергетические затраты на процесс распыла, высокая неравномерность факела распыла.
Наиболее близкой по технической сущности предлагаемому устройству является форсунка аэродинамическая, содержащая газовую и топливную питательные трубы, топливное сопло, полый корпус, фланец (RU 2072475 C1, F23D 11/10 Форсунка аэродинамическая от 27.01.1997).
Недостатком данной конструкции являются большие рабочие перепады давления по топливу; высокая радиальная и окружная неравномерность распределения топлива в факеле распыла; отсутствие возможности управления распределением капель по диаметрам.
Техническим результатом изобретения является уменьшение рабочего перепада давления: по топливу, повышение радиальной и окружной равномерности распределения топлива в факеле распыла, обеспечение возможности управления распределением капель по диаметрам.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что пневматическая форсунка, содержащая газовую и топливную питательные трубы, топливное сопло, полый корпус, фланец, имеет топливное сопло, содержащее два цилиндрических участка и один конический. В полом корпусе установлена кольцевая диафрагма, в которой выполнены профилированные эллиптические отверстия, наклоненные относительно оси топливного сопла под углом, равным углу конусности коаксиального конического канала.
В целях уменьшения рабочего перепада давления по топливу топливное сопло содержит два цилиндрических участка и один конический, а так же содержит направляющий наконечник с диффузорным отверстием. Для повышении радиальной и окружной равномерности распределения топлива в факеле распыла газовая питательная труба установлена тангенциально к полому корпусу. Возможность управления распределением капель по диаметрам обеспечивается тем, что пневматическая форсунка содержит коаксиальный конический канал, образованный полым корпусом и направляющим наконечником с диффузорным отверстием. Геометрия коаксиального конического канала выполнена регулируемой. Для возможности управления распределением капель по диаметрам профилированные эллиптические отверстия наклонены относительно оси топливного сопла под углом, равным углу конусности коаксиального конического канала.
На чертеже изображен продольный разрез пневматической форсунки.
Пневматическая форсунка содержит газовую питательную трубу 1, которая крепится к полому корпусу 2. К торцевой поверхности полого корпуса 2 крепится шайба 3, соединенная с фланцем 4, в котором установлена топливная питательная труба 5 с фильтром 6. К фланцу 4 с помощью резьбового соединения крепится топливное сопло 7 с направляющим наконечником 8, содержащее диффузорное отверстие 9. В полом корпусе 2 установлена кольцевая диафрагма 10 с профилированными эллиптическими отверстиями 11, соединенная с направляющим наконечником 8. Полый корпус 2 и направляющий наконечник 8 образуют коаксиальный конический канал 12.
Сжатый воздух подается в газовую питательную трубу 1 и поступает в полость, образованную полым корпусом 2 и топливным соплом 7, где интенсивно закручивается, и двигается в направлении профилированных эллиптических отверстий 11 кольцевой диафрагмы 10. В виде интенсивно закрученного потока воздух проходит через профилированные эллиптические отверстия 11, наклоненные относительно оси топливного сопла под углом, равным углу конусности коаксиального конического канала 12. Это позволяет обеспечить оптимальное взаимодействие воздушной закрученной пелены с истекающей из диффузорного отверстия 9 струей топлива и организовать ее эффективное диспергирование. Воздух, поступающий в коаксиальный конический канал 12, ускоряется и истекает из него для дробления топливной струи. Топливо, очищенное от твердых примесей фильтром 6, подается под давлением в топливную питательную трубу 5 и двигается по топливному соплу 7 в сторону направляющего наконечника 8. Наличие у топливного сопла 7 двух цилиндрических и одного конического участков позволяет снизить потери полного давления на преодоление сил вязкого трения. Проходя по внутренним каналам топливного сопла 7 топливо поступает в диффузорное отверстие 9 направляющего наконечника 8, в котором расширяется и на выходе дробится закрученной воздушной пеленой, истекающей из коаксиального конического канала 12.
Предлагаемая пневматическая форсунка позволяет организовать качественный распыл топлива в максимально короткой области при минимальных перепадах давления и энергетических затратах на подачу компонентов.