Прибор для испытания и регулировки форсунок
NOZZLE TESTING AND ADJUSTMENT DEVICE

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к испытаниям элементов и узлов топливной аппаратуры дизеля и предназначено для испытания и регулировки форсунок автотракторных двигателей.
Известен прибор заводского изготовления КИ-3333 для испытания и регулировки форсунок [1, стр. 217, рис. 163]. Прибор собран на корпусе, который одновременно служит и топливным баком. На корпусе установлены насос высокого давления, топливные краны, манометр, секундомер, гидравлический аккумулятор, камера впрыска с подсветкой факела распиливаемого форсункой топлива, вентилятор, который приводится в движение воздушной турбинкой. Прибор также содержит другие вспомогательные элементы - топливопровод высокого давления, краны и др. Прибор подключается в электрическую сеть напряжением 220 Вив воздушную сеть под давлением 0,3…0,6 МПа.
Основные показатели качества работы форсунки это - герметичность, тонкость дробления топлива, угол конуса распыливания, пропускная способность [2, стр. 51]. Пропускную способность форсунки проверяют на стендах для испытания топливного насоса, например, КИ-921М. Основной операцией, которая выполняется на приборе КИ-3333 это регулировка давления впрыска топлива форсункой. Давление впрыска топлива форсункой определяется и регулируется с помощью манометра. Тонкость дробления топлива и угол конуса распыливания определяется визуально. Необходимо отметить, что на данном приборе контролируется небольшое количество показателей работоспособности форсунки, тем не менее, прибор имеет сложную конструкцию, содержит много элементов. Известно, тем больше элементов содержит изделие, тем ниже его надежность и безотказность. Прибор материалоемкий, тяжелый, имеет высокую стоимость, что также является большим недостатком. Камера впрыска выполнена из оргстекла, чтобы была возможность наблюдать за качество распыла топлива форсункой. Но практика использования данного прибора на производстве показывает, что со временем оргстекло стареет и теряет прозрачность и наблюдать визуально за качеством распыла топлива практически становится невозможным, несмотря на наличие подсветки факела распыливаемого форсункой топлива. Воздушная турбинка, предназначенная для засасывания распыленного топлива в бак, как бы улучшает условия работы оператора, но в тоже время она засасывает пыль из пространства помещения, которая оседая на внутренней стенке камеры впрыска, также значительно снижает прозрачность. Кроме того, пыль не только оседает на внутренней стенке камеры, но и, перемешиваясь с топливом, существенно его загрязняет. Прибор подключается в электрическую сеть с напряжением 220 В, что также создает дополнительную опасность поражения электрическим током оператора.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является прибор КИ-562 для испытания и регулировки форсунок [1, 216, рис. 162].
Прибор состоит из корпуса, на котором собраны остальные элементы: плунжерная пара, нагнетательный клапан, соединительный штуцер для установки испытуемой форсунки, манометр, бачок для топлива и другие элементы. Топливо впрыскивается в глушитель, представляющий по форме металлический конический стакан. Давление в системе создается с помощью ручного рычага, который воздействует на плунжер. Прибор по сравнению с прибором предыдущей конструкции прост, легкий, но также требует заводского изготовления. Глушитель является автономным, то есть, в процессе испытания он устанавливается на противень и ничем не закрепляется, ориентируя по оси испытываемой форсунки. Это большой недостаток, так как в процессе работы оператор случайно может его опрокинуть и пролить топливо. Кроме того, периодически накопившееся в нем топливо приходится вручную переливать в бачок, компенсируя расход топлива.
Недостатком известных приборов является то, что они требуют заводского изготовления, материалоемкие, эффективны только при применении на специализированных предприятиях по ремонту топливных насосов с большой годовой программой. Для предприятий, где эксплуатируется небольшое количество топливных насосов, например, фермерские хозяйства, индивидуальные предприниматели и т.п., приобрести за высокую цену приборы для испытания и регулировки форсунок нет смысла, в то же время, периодически необходимо каждую форсунку испытывать и регулировать, особенно на давление впрыска.
Таким образом, проблема заключается в том, чтобы спроектировать и изготовить простой и дешевый прибор для испытания и регулировки форсунок автотракторных двигателей, в то же время лишенного недостатков, присущих известным приборам заводского изготовления для испытания и регулировки форсунок.
Целью изобретения является увеличение продолжительности использования ресурса распределительных топливных насосов, расширение функциональной возможности прибора, улучшение условий работы на рабочем месте.
Поставленная цель достигается тем, что предложен прибор для испытания и регулировки форсунок, состоящий из корпуса с установленными в него плунжерной парой и нагнетательным клапаном, манометра, бачка и успокоителя, рычага для перемещения плунжера, в котором в качестве корпуса прибора применен двухсекционный топливный насос высокого давления распределительного типа, у которого дозаторы насосных секций установлены в положение максимальной подачи топлива, штуцеры высокого давления соединены между собой через коллектор, распределительные пазы плунжеров насосных секций совмещены и установлены против распределительных отверстий соединенных с помощью коллектора штуцеров высокого давления, а жиклеры нагнетательных клапанов соединенных штуцеров заглушены, испытуемая форсунка расположена перпендикулярно к плоской поверхности топливного бачка, имеющего возможность регулировать расстояние от плоской поверхности бачка до распылителя испытуемой форсунки, при этом, топливный бачок представляет единую емкость цилиндрической формы диаметром, большим чем диаметр отпечатка распыла топлива проверяемой форсунки, совмещающую две функции - хранения топлива и элемента прибора, куда впрыскивается форсункой топливо, а внутри бачка соосно расположен успокоитель конической формы.
На фиг. 1 показан общий вид прибора (вид сбоку), где приняты следующие обозначения: 1 - корпус насоса, 2 - кронштейн крепления корпуса насоса, 3 - верстак, 4 и 5 насосные секции, 6 - штуцер высокого давления насосной секции 4, 7 - штуцер высокого давления насосной секции 5, 8 - кронштейн крепления коллектора, 9 - коллектор, 10 и 11 - топливопроводы высокого давления, 12 - топливопровод крепления тройника, 13 - тройник, 14 - манометр, 15 - топливопровод крепления испытуемой форсунки, 16 - испытуемая форсунка, 17 - бачок топливный, 18 - опора плоская, 19 - стойка, 20 - шланг сливной гибкий, 21 - успокоитель, 22 - манжета, 23 - вал кулачковый насоса, 24 - рычаг, 25 - вентиль, А - плоская поверхность топливного бачка, Н - расположение бачка в верхнем положении, h - расположение бачка в нижнем положении.
На фиг. 2 показан узел штуцера высокого давления, где приняты следующие обозначения: 26 - седло нагнетательного клапана, 27 - пружина обратного
клапана, 28 - клапан обратный, 29 - клапан нагнетательный, 30 -пружина нагнетательного клапана, 31 - заглушка. Остальные обозначения те же что и на фиг.1.
Сущность изобретения заключается в следующем. В серийно выпускающем приборе КИ-562 [1] для испытания форсунок на давление впрыска, давление создается с помощью плунжерной пары и нагнетательного клапана, расположенных в корпусе прибора. То есть, основным элементом прибора является источник давления, представляющий плунжерную пару и нагнетательный клапан, расположенные в корпусе. На ремонтных предприятиях по ремонту распределительных топливных насосов типа НД-21 и НД-22 из-за механических повреждений корпуса и других причин, не позволяющих устанавливать насос на двигатель, насосы целиком выбраковывают. Таких насосов накапливается довольно большое количество, и потом их утилизируют. Такая же ситуация складывается и в хозяйствах, где эксплуатируются автотракторные двигатели с топливными насосами распределительного типа НД.
Так как любой топливный насос является источником давления топлива, в том числе и насосы типа НД, в данной заявке на изобретение предлагается конструкция прибора для испытания форсунок, изготовленного на базе списанного двухсекционного распределительного топливного насоса типа НД-22. Можно применять и односекционный топливный насос типа НД-21. В данной заявке рассматривается конструкция прибора для испытания форсунок на основе двухсекционного топливного насоса типа НД-22. Такой подход позволяет продлить срок службы выбракованных распределительных топливных насосов типа НД и максимально использовать их ресурс, изготовить приборы для испытания форсунок в мастерских хозяйств, снизить себестоимость их изготовления и уменьшить дефицит этих приборов.
На фиг. 1 показано предложенное устройство для испытания и регулировки форсунок, изготовленное на основе двухсекционного топливного насоса НД-22. Корпус 1 насоса установлен на кронштейне 2, который в свою очередь закреплен на верстаке 3. У насосной секции 4 удалена пробка, закрывающая центральное технологическое отверстие и вместо пробки установлен (ввернут) кронштейн 8 крепления коллектора. На кронштейне 8 установлен коллектор 9.
Штуцеры высокого давления 6 насосной секции 4 и 7 насосной секции 5 подсоединены соответственно через топливопроводы 10 и 11 высокого давления к коллектору 9. На коллектор 9 с помощью топливопровода 12 на тройнике 13 установлен манометр 14. На свободное отверстие тройника 13 ввернут топливопровод высокого давления 15, на конце которого устанавливается испытываемая форсунка 16. Форсунка 16 устанавливается вертикально - перпендикулярно плоскости А топливного бачка 17. Топливный бачок 17 остановлен на плоской опоре 18 стойки 19. Через гибкий шланг 20 топливный бачок 17 соединен с наполнительной полостью корпуса 1 насоса. В серийно выпускаемых приборах для испытания и регулировки форсунок топливный бачок представляет отдельную емкость, а топливо при испытаниях впрыскивается в другую отдельную емкость, то есть, серийные приборы содержат
две отдельно изготовленные емкости. В предложенном приборе имеется только один топливный бачок 17, где хранится топливо, а также туда же и впрыскивается топливо от форсунки 16 при испытаниях. Топливный бачок 17, расположенный на плоской опоре 18, имеет возможность перемещаться по вертикали вдоль стойки 19 вверх и вниз (показано стрелками). Максимальная и минимальна высоты расположения бачка 17 обозначены соответственно через h и Н. Внутри бачка 17 соосно с форсункой расположен успокоитель 21 топлива конической формы. Область вершины конуса имеет сплошную поверхность, а ближе к основанию конуса поверхность имеет отверстия, через которые впрыснутое форсункой 16 топливо стекает вниз. Таким образом, топливо в бачке всегда остается спокойным. На кулачковом валу 23 установлен рычаг 24 для качания кулачкового вала. У распределительных топливных насосов штуцер высокого давления имеет нагнетательный 29 и обратный 28 клапаны (фиг. 2). Нагнетательный клапан 29 имеет жиклер, через который разгружается линия высокого давления после впрыска топлива форсункой в камеру сгорания. В данном приборе необходимо только топливо нагнетать, поэтому, жиклер нагнетательного клапана 29 заглушен заглушкой 31. То есть, ход разгрузки через обратный клапан 28 исключен и идет только нагнетание топлива. В качестве заглушки можно применить, например, эпоксидную смолу. В принципе, в приборе можно использовать только одну насосную секцию 4 (фиг. 1), так как ее производительность достаточна для проведения испытаний форсунки. Использование сразу двух секций 3 и 4 повышает надежность работы прибора и позволяет использовать сильно изношенные в эксплуатации насосные секции. Расположение форсунки 16 перпендикулярно поверхности А топливного бачка 17 и возможность перемещения бачка вверх-вниз по стойке 19 позволяет проверять форсунку 16 кроме давления впрыска и на угол распыла форсунки по отпечатку на листе бумаги [2, стр. 52, рис. 11], что расширяет функциональные возможности прибора. Наличие вентиля 25 позволяет изолировать наполнительную полость корпуса 1 насоса от бачка 17 при неработающем приборе. Наличие манжеты 22, изолирующего полость бачка 17 от атмосферы, исключает проникновению паров распыленного топлива в окружающую среду, тем самым улучшает условия работы оператора. При этом, жиклеры нагнетательных клапанов штуцеров высокого давления 6 и 7 заглушены, распределительные пазы плунжеров совмещены с соответствующими распределительными отверстиями насосных секций 4 и 5, а дозаторы установлены в положение максимальной подачи топлива.
Испытание форсунки на предложенном приборе реализуется следующим образом. Испытуемую форсунку 16 устанавливают на приборе (на бачке 17) как показано на фиг.1. Бачок 17 при этом располагается на высоте Н. Из системы выпускают воздух, и стрелка манометра 14 находится на нуле. Открывают вентиль 25 и топливо заполняет полость насосных секций 4 и 5. Покачивая за ручку 24 кулачковый вал 23 в вперед и назад, нагнетают топливо в систему прибора. При этом следят за показанием стрелки манометра 14 и по манометру фиксируют давление впрыска топлива форсункой 16. При этом
факел распыленного топлива попадает на успокоитель 21, и капли топлива стекают вниз. Наличие успокоителя позволяет быстро погаснуть факелу топлива и исключить распространение паров топлива в окружающую среду. При необходимости устанавливают путем регулирования необходимое давление впрыска топлива форсункой. Первый этап проверки давления впрыска топлива форсункой завершен. Следующий этап - определение угла распыла форсунки по отпечатку на листе бумаги. Опускают топливный бачок 17 вдоль стойки 19 до уровня h и при этом устанавливается определенное расстояние между распылителем форсунки 16 и плоской поверхностью А бачка 17. Кладут на поверхность А лист чистой бумаги и осуществляют впрыск форсункой также покачивая за ручку 24 кулачковый вал 23. Расстояние между бумагой и распылителем форсунки, а также диаметр отпечатка на листе бумаги зависят от типа форсунки. Если диаметр отпечатка соответствует установленному для данной форсунки значению, то по этому показателю форсунка считается годной. Бачок может быть круглой или прямоугольной формы. Бачок 17 должен иметь диаметр больший, чем диаметр отпечатка проверяемой форсунки, чтобы бумага полностью разместилась на поверхности А.
После выполнения всех проверок закрывают вентиль 25 и выпускают из системы воздух с помощью воздушного вентиля. Прибор готов к испытанию очередной форсунки.
Технический эффект от применения предложенного устройства при испытании форсунок заключается в увеличении использования ресурса распределительных топливных насосов, расширение функциональной возможности прибора, улучшении условий работы на рабочем месте.
Источники информации
1. Кривенко П.М., Федосов И.М. Ремонт и техническое обслуживание системы питания автотракторных двигателей. - М.: Колос, 1980. - 288 с, ил. -(Учебники и учеб. пособия для подгот.с.-х. кадров массовой квалификации).
2. Антипов В.В., Гоголев Б.А. Ремонт и регулирование топливной аппаратуры двигателей тракторов и комбайнов. М., Россельхозиздат, 1973, - 96 с. с ил.