Многотопливная форсунка

Полезная модель относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может применяться в химической промышленности, а также может быть использована в системе подачи топливоподачи различных энергетических устройствах. Из наиболее близких к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является многотопливная форсунка, содержащая корпус с дроссельным отверстием и камеру, в которую запрессован шнек, внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, над дроссельным отверстием расположена коническая камера смешения, корпус шнека установлен в направляющую втулку и имеет цилиндрическую и коническую поверхности, а в корпусе шнека выполнено осевое сужающееся отверстие в виде сопла для подачи газа, при этом шнек имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса форсунки, спиральная лента шнека двухзаходная и выполнена из эластомера, жестко связана с корпусом форсунки и корпусом шнека, в корпусе форсунки выполнено два радиальных отверстия для подачи различных топлив в межвитковые полости шнека и в форсунке установлен регулировочный винт с осевым и радиальными отверстиями для подачи газа и контргайка (Патент на полезную модель РФ №166189, F23D 11/10, F23D 11/36, заявл. 09.03.2016, опубл. 20.11.2016).
Недостатком форсунки является низкое качество распыливания топлива. Это приводит к неоднородности топливовоздушной смеси и, как следствие, некачественное смесеобразование и снижение экономичности энергетической установки.
Задачей полезной модели является повышение качества распыливания топлива, топливной экономичности энергетической установки. Техническое решение направлено на улучшение качества распыливания топлива.
Технический результат достигается тем, многотопливная форсунка, содержащая корпус с дроссельным отверстием и камеру смешения, в корпусе форсунки размещена направляющая втулка, в которой установлен шнек, имеющий цилиндрическую и коническую поверхности, а в корпусе шнека выполнено осевое сужающееся отверстие в виде сопла для подачи газа, при этом шнек имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса форсунки, спиральная лента шнека двухзаходная и выполнена из эластомера, жестко связана с корпусом форсунки и корпусом шнека, в корпусе форсунки выполнено два радиальных отверстия для подачи различных топлив в межвитковые полости шнека, и в форсунке установлен регулировочный винт с осевым и радиальными отверстиями для подачи газа и контргайка; в осевом отверстии шнека установлена вставка, на цилиндрической поверхности которой выполнены наклонные канавки, а в регулировочном винте выполнены два тангенциальных отверстия.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение качества распыливания топлива, повышение экономичности энергетической установки.
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами многотопливной форсунки, где
Фиг. 1 - многотопливная форсунка;
Фиг. 2 - разрез А-А форсунки;
Фиг. 3 - разрез Б-Б форсунки;
Фиг. 4 - разрез В-В форсунки.
Заявляемая форсунка содержит корпус 1, радиальные отверстия 2 и 3 для подачи двух различных топлив, дроссельное отверстие 4, коническую камеру смешения 5, корпус шнека 6, ленты шнека 7 и 8 из эластомера.
В корпусе шнека 6 выполнено суживающееся отверстие в виде сопла 9. Корпус шнека 6 имеет цилиндрическую 10 и коническую 11 поверхности. В корпусе форсунки 1 установлена центрирующая втулка 12, которая накидной гайкой 13 через прокладку 14 фиксируется относительно корпуса форсунки 1. В накидной гайке 13 установлен регулировочный винт 15 с осевым отверстием 16 и тангенциальными отверстиями 17 и кольцевой проточкой 18. Регулировочный винт 15 фиксируется контргайкой 19. В накидной гайке 13 выполнено отверстие 20 для подачи газа в кольцевую проточку 18, в осевое отверстие 16 установлена вставка 21 с наклонными канавками 22, через которые газ поступает в сужающее отверстие 9.
Заявляемая многотопливная форсунка работает следующим образом.
Подача одного из топлива осуществляется через радиальное отверстие 2 в корпусе 1 форсунки во внешнюю полость шнека между лентами 7 и 8 шнека. Второе топливо поступает через радиальное отверстие 3 во вторую полость между лентами 8 и 7, так как в данной конструкции используется двухзаходная спираль навивки. Вращающийся поток топлива из винтовых внешних полостей шнека поступает в камеру смешения 5. Совершая вращательное движение, оба топлива смешиваются и через дроссельное отверстие 4 впрыскиваются в камеру сгорания. Одновременно в камеру смешения 5 подается газ, который под давлением поступает через радиальное отверстие 20, кольцевую проточку 18, тангенциальные отверстия 17, осевое отверстие 16 к вставке 21. Проходя по наклонным канавкам 22 вставки 21, газ поступает в сужающее отверстие 9, увеличивая скорость движения. Тангенциальные отверстия 17 обеспечивают вращательное движение газа в осевом отверстии 16. При вращательном движении газа снижается сопротивление при входе в наклонные канавки 22, т.к. угол между вектором скорости газа и направлением наклонных канавок 22 становится минимальным, что уменьшает коэффициент сопротивления движения газа. Это приводит к увеличению скорости газа в наклонных канавках 22 и, как следствие, в сужающем отверстии 9. Увеличение скорости газа при выходе из сужающего отверстия 9 позволяет разрывать поток топлива в камере 5 на более мелкие капли, что положительно влияет на процесс смесеобразовании.
В результате взаимодействия вращающегося потока топлива и вращающего потока газа, улучшается смешивание и при выходе потока через дроссельное отверстие 4 происходит распад струи на более мелкодисперсные фракции (капли). Размер капель может изменяться за счет корректирования скорости газового потока выходящего из сужающего отверстия 9. Скорость газового потока изменяется за счет регулирования давления газа.
Количество топлива, подаваемого в камеру сгорания, регулируется положением шнека 6 относительно корпуса форсунки 1. Для этого отворачивается контргайка 19 и вращением регулировочного винта 15 изменяется положение шнека. При перемещении шнека изменяется площадь проходного сечения в зазоре между конусными поверхностями корпуса форсунки и шнека.
Предложенная конструкция форсунки позволяет использовать только одно топливо. Для этого достаточно перекрыть доступ топлив в форсунку через одно из двух отверстий 2 или 3. Либо обеспечить подачу одного из топлив одновременно через оба отверстия 2 и 3. Форсунка может подавать только газообразное топливо в камеру сгорания, в этом случае перекрывается подача жидкого топлива в корпус форсунки.
Размеры капель топлива, распыливаемых за счет центробежного эффекта струи газа, значительно меньше по размеру, чем при впрыскивании топлива через дроссельное отверстие без центробежного эффекта газового потока.
Таким образом, предполагаемая полезная модель позволяет получить мелкодисперсное распыливание топлива, что обеспечивает более качественное смесеобразование и, как следствие, повышение экономичности энергетической установки.