ВИХРЕВАЯ ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА

Полезная модель относится к устройствам приготовления топливной смеси в любых тепловых установках, содержащих топливные форсунки, например, в любых двигателях внутреннего сгорания (ДВС), в горелках котельных установках и прочих огневых установках.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство приготовления топливной смеси, содержащее топливную форсунку-прототип (Большой энциклопедический словарь, М, 1991 г, т.2, с.568).
При всех достоинствах прототипа, следует отметить то, что современные устройства приготовления топливной смеси, использующих топливные форсунки, применяемые повсеместно и в инжекторных тепловых двигателя внутреннего сгорания, пока несовершенны и не обеспечивают качественного распыления топлива и достаточной степени гомогенизации топливной смеси, особенно при дефиците окислителя, что приводит к перерасходу топлива и высокой токсичности выхлопных газов, что требует применения для получения достаточной степени очистки выхлопных газов таких тепловых машин дополнительных дорогих и ненадежных сотовых каталитических нейтрализаторов их токсичности.
Задачей создания полезной модели является повышение качества распыливания топлива топливных форсунок и повышение качества топливной смеси посредством вихревой технологии путем конструктивного усовершенствования известных топливных форсунок, экономия топлива и снижение токсичности отходящих газов тепловых двигателей внутреннего сгорания
Технический результат, данной полезной модели состоит в конструктивном усовершенствовании известной топливной форсунки посредством снабжения ее устройством вихревого смешивания топлива с воздухом, обеспечивающим улучшения степени распыления ими топлива и его активацию, как следствие, улучшение общей топливной экономичности топливных форсунок любых тепловых установок, включая тепловые двигатели и горелки и повышение экологической чистоты их отходящих газов.
Решение указанных задач достигнуто в вихревой топливной форсунке, содержащей топливную форсунку, она дополнительно снабжена вихревым смесителем топлива и воздуха, в который плотно вставлена топливная форсунка, выполненным в виде двух, совмещенных в одной конструкции полых цилиндров разных диаметров, с общей осью, причем полость первого цилиндра является вихревой смесительной камерой и имеет внутренний диаметр, равный наружному диаметру топливной форсунки, а второй цилиндр имеет выходное отверстие и выходное коническое сопло, причем первый цилиндр снабжен сквозным тангенциальным отверстием в его боковой цилиндрической части, размещенным ниже торца топливной форсунки, соединяющим эту смесительную камеру с атмосферой, в которое плотно вставлен входной патрубок, причем топливная форсунка плотно вставлена в первый цилиндр с входной стороны.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА
Вихревая топливная форсунка в упрощенном виде показана на рисунке. Вихревая топливная форсунка состоит из топливной форсунки 1 с корпусом 3 и сквозным отверстием-каналом 5 подачи топлива, и из вихревого смесителя топлива и воздуха 2, в который она плотно вставлена с одной стороны, выполненного в виде двух совмещенных в одной конструкции полых цилиндров: первого цилиндра 4 и второго цилиндра 5 разных диаметров, с общей осью. В первом цилиндре 4 на его боковой цилиндрической поверхности выполнено сквозное тангенциальное отверстие 6. К первому цилиндру 4 против тангенциального отверстия 6 плотно присоединен входной патрубок 7, который через тангенциальное отверстие 6 сообщается с рабочей полостью 8 первого цилиндра 4. Рабочая полость 8 размещена ниже торца топливной форсунки 1. Входной патрубок 7 и сквозное тангенциальное отверстие 6 соединяют эту рабочую полость 8 с атмосферой для ввода в нее (рабочую полость 8) дозированного количества воздуха. Рабочая полость 8 первого цилиндра 4 является вихревой смесительной камерой и имеет внутренний диаметр, равный наружному диаметру топливной форсунки 1. Топливная форсунка 1 имеет топливный канал 9.
Во втором цилиндре 5 выполнено выходное отверстие 10 с выходным коническим соплом 11, выполненным с расширением направленным наружу.
Диаметры смесительной камеры, ее выходного конического сопла, а также диаметр тангенциального отверстия в ней выбраны по условиям максимальной степени распыления топлива и наилучшего качества топливной смеси
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА
Вихревая топливная форсунка работает следующим образом. Вначале подают топливо на вход топливной форсунки 1, конкретно в ее топливный канал 9. Затем в рабочую полость 8, выполняющую роль вихревой смесительной камеры, через входной патрубок 7 и тангенциальное отверстие 6 подают дозировано воздух. Топливо с выхода топливной форсунки 1 завихряется, дробится и перемешивается в вихревой камере 8 с воздухом. Затем эта исходно перемешанная гомогенная топливовоздушная смесь из рабочей полости 8 поступает через выходное отверстие 10 и дополнительно распыляется на выходе из выходного конического сопла 11.
Таким образом, предложенная вихревая топливная форсунка позволяет дополнительно и наиболее эффективно дробить, распылять и смешивать капли топлива, истекающие с топливной форсунки 1 с воздухом, что и позволяет получать на выходе сопла 11 идеально распыленное топливо. Далее это тонко распыленное топливо смешивается с основным потоком воздуха и образует предельно однородную топливную смесь. Такое устройство обеспечивает благодаря высокому качеству топливной смеси - более полное ее сгорание, и как следствие, обеспечивает экономию топлива и снижение токсичности отходящих газов из зоны ее горения
Устройство полезно и применимо как в тепловых моторах, так и в горелках любых котельных установок и обеспечивает существенную экономию топлива (до 15-20%) и снижение токсичности конечных газообразных продуктов горения в 3-й более раз.