УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ 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 пропускной способности форсунок и топливопроводов высокого давления [Патент №2030625 РФ. 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 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. Фиксируя время от момента открытия нижнего крана до его закрытия и объем топлива, можно определить количество топлива, проходящего через топливопровод (или форсунку) в единицу времени под постоянным статическим давлением, а следовательно, и эффективное проходное сечение и пропускную способность.
Недостатком данного устройства является низкая точность определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления, а следовательно, и их пропускной способности из-за сложности обеспечения постоянного давления в процессе испытания.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения пропускной способности 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, демпфер, манометр, распределитель, нагнетательный и сливной топливопроводы, испытываемую форсунку (или топливопровод высокого давления), направляющее устройство, сливной топливопровод, мерный сосуд и весы.
В процессе испытания включают электронасос и топливо из бака под постоянным давлением, контролируемым по манометру, через нагнетательный топливопровод, демпфер и распределитель подается к форсунке (топливопроводу) и далее через направляющее устройство и сливной топливопровод направляется в мерный сосуд, установленный на весах.
Фиксируя время истечения и массу (вес) топлива, можно определить количество топлива, проходящего через форсунку (топливопровод) в единицу времени под постоянным давлением, а следовательно, и эффективное проходное сечение и пропускную способность.
Недостатком данного устройства является низкая точность определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления, а следовательно, и их пропускной способности 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 пропускной способности форсунок и топливопроводов высокого давления.
Новые существенные признаки предлагаемого устройства заключаются в том, что имеется гидропневмоаккумулятор и обратный клапан, размещенный между электронасосом и гидропневмоаккумулятором таким образом, что в нерабочем положении устройства электронасос включен, а сливной топливопровод перекрыт обратным клапаном 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 устройства электронасос выключен, а нагнетательный топливопровод перекрыт обратным клапаном, 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 давления в гидропневмоаккумуляторе заданного конечного давления (например, 1 МПа). Таким образом, при включенном электронасосе обеспечивается движение топливу в направлении от электронасоса через нагнетательный топливопровод в гидропневмоаккумулятор и от гидропневмоаккумулятора через сливной топливопровод к испытуемой форсунке (или топливопроводу высокого давления).
Применение новых существенных признаков позволяет повысить точность определения пропускной способности форсунок и топливопроводов высокого давления за счет обеспечения переменного давления в процессе испытания.
На фигуре изображена схема устройства для определения пропускной способности форсунок и топливопроводов высокого давления.
Устройство для определения пропускной способности форсунок и топливопроводов высокого давления содержит топливный бак 1, электронасос 2, нагнетательный и сливной топливопроводы 3 и 4, манометр 5, испытываемую форсунку (или топливопровод высокого давления) 6, причем имеется секундомер 7, гидропневмоаккумулятор 8 и обратный клапан 9, размещенный между электронасосом 2 и гидропневмоаккумулятором 8 таким образом, что обеспечивает движение топливу в направлении от электронасоса 2 через нагнетательный топливопровод 3 в гидропневмоаккумулятор 8 и от гидропневмоаккумулятора 8 через сливной топливопровод 4 к испытуемой форсунке (или топливопроводу высокого давления) 6.
Так как подача электронасоса 2 значительно выше расхода топлива через форсунку (или топливопровод высокого давления) 6, то топливо заполняет внутреннюю полость гидропневмоаккумулятора 8 и сжимает воздух до заданного начального давления, контролируемого по манометру 5.
Работа устройства происходит следующим образом.
При включении электронасоса 2 топливо под давлением, создаваемым электронасосом 2, из бака 1 по нагнетательному топливопроводу 3 через обратный клапан 9 поступает в полость гидропневмоаккумулятора 8, где сжимает воздух до заданного начального давления (например, до 5 МПа), контролируемого по манометру 5. Затем электронасос 2 выключают, при этом движение топлива между электронасосом 2 и гидропневмоаккумулятором 8 перекрывается обратным клапаном 9. Одновременно с этим включают секундомер 7. Под действием давления сжатого воздуха топливо из гидропневмоаккумулятора 8 через сливной трубопровод 4 проходит через испытываемую форсунку (или топливопровод высокого давления) 6 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 7 выключают.
Зная по результатам испытания начальное и конечное давление, объем сжатого воздуха в гидропневмоаккумуляторе и время падения давления с начального до конечного значений, по величине среднего эффективного проходного сечения (µf) форсунки (или топливопровода) оценивают их пропускную способность (Q):
а) среднее эффективное проходное сечение
б) пропускная способность
2
3
3
2
3
т
1
2
1
н
ц
н
ц
где µ - коэффициент расхода; f - площадь поперечного канала форсунки (топливопровода), м; ρ - плотность топлива, проливаемого через форсунку (топливопровод), кг/м; P, P - начальное и конечное давление воздуха в гидропневмоаккумуляторе, V - объем сжатого воздуха в гидропневмоаккумуляторе, м; t - время падения давления с начального до конечного значений, с; g - ускорение свободного падения, м/с; γ - удельный вес топлива, Н/м; ΔР=Р-Р - разность давлений, Па (Р - давление начала впрыскивания топлива форсункой или давление топлива на входе в топливопровод, Р - давление среды, в которую впрыскивается топливо или давление топлива на выходе из топливопровода).
При замене форсунки (топливопровода) 6 рекомендуется полностью сливать топливо из гидропневмоаккумулятора 8, что способствует свободному поступлению атмосферного воздуха в его полость.