ФОРСУНКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ

Полезная модель относится к средствам подачи и распыления топлива и может быть использована системе питания двигателей внутреннего сгорания.
Разработанные до настоящего времени конструкции топливных форсунок содержащих сопла с отверстиями не обеспечивают эффективного смесеобразования по причине плохой гамогенизании топливной смеси. Кроме того, известны конструкции форсунок не позволяющих смешивать топливо с водой.
Аналогом заявленной конструкции является форсунка Кочетова с распылительным диском [Пат. RU 2536038 20.12.2014 г.]. Конструкция содержит цилиндрический корпус со штуцером, жестко связанным с конусом, и соосно расположенным в его верхней части. Так же он имеет цилиндрическое отверстие для подвода жидкости, соединенное с диффузором, осесимметричным корпусу и штуцеру. В нижней части корпуса, посредством трех спиц подсоединен распылитель, расположенный перпендикулярно оси корпуса и выполненный в виде сплошного диска, в цилиндрическом отверстии для подвода жидкости. Соосно ему, расположен элемент крутки потока, который фиксируется стопорными шайбами и выполнен в виде винтовой цилиндрической пружины, которая закручивает поток топливной смеси.
Недостатком конструкции являются:
- недостаточная степень распыления топлива в воздушном потоке из-за концентрации его в зоне вращательного движения;
- невозможность создания газо-водяной смеси.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является горелка для сжигания жидкого топлива [Пат. RU 2307983 10.10.2007 г.], принятый за прототип, содержащая корпус, канал для прохода воздуха, нагнетательный патрубок, конус, форсунку, сопло, спиралевидные пластины, полое кольцо с отверстиями.
Техническим результатом данной конструкции является создание горелки, позволяющей сжигать различные виды жидкого топлива.
К недостаткам прототипа можно отнести то, что данная конструкция не обеспечивает создания газо-водяной смеси. Кроме того, в процессе прохождения воздушного потока через пространство между спиралевидными пластинами, образующаяся топливная смесь получает недостаточное завихрение на выходе из горелки, что приводит к недостаточной дисперсии частиц топлива. Это приводит к неполному сгоранию.
Задача полезной модели - повышение эффективности смесеобразования топливно-водяных смесей и подача их в камеру сгорания. Отличительными признаками заявленной конструкции являются:
- конус выполнен полым;
- многоконечная звездочка установлена в основании конуса, в каждой вершине которой имеется калибровочное отверстие, связанное с полостью;
- полость конуса гидравлически соединена с регулируемым гидродросселем.
Поставленная задача решается при помощи форсунки, содержащей корпус с конусом, отличается тем, что с целью повышения эффективности смесеобразования конус выполнен полым с основанием в виде многоконечной звездочки, в каждой вершине которой имеется отверстие, связанное с полостью конуса, которая гидравлически соединена с водяной магистралью через регулируемый гидродроссель.
Полезная модель поясняется чертежами, где на (Фиг. 1) изображены: корпус 1, электромагнитный клапан 2, полый конус 3, многоконечная звездочка 4, зазор 5, регулируемый гидродроссель 6 и водяная магистраль 7, а на (Фиг. 2) изображены многоконечная звездочка 4 и зазор 5.
Форсунка с распределенным смесеобразованием содержит корпус 1 с электромагнитным клапаном 2 (Фиг. -1). В верхней части корпуса 1 подается горючий газ. В корпусе 1 установлен полый конус 3, основание которого выполнено в виде многоконечной звездочки 4 (Фиг. -2). Между корпусом 1 и вершиной звездочки 4 имеется зазор 5. В каждой вершине звездочки 4 имеется сквозное отверстие, направленное от периферии к центральному отверстию, сообщающемуся с полостью конуса 3(Фиг. -2).
Полость конуса 3 гидравлически связана с регулируемым гидродросселем 6, соединенным с водяной магистралью 7. Использование топливно-водяных смесей для работы ДВС позволяет повысить их мощность и экономичность [Нигматулин И.Н. Устранение перегрева и снижение теплонапряженности дизелей посредством впрыскивания воды во всасывающий тракт [Текст] / Нигматулин И.Н., В.А. Ценев // Тяжелое машиностроение. - №12. - 1962. - С. 4-7].
Устройство работает следующим образом. Через верхнюю часть корпуса 1 и открытый электромагнитный клапан 2, газовое топливо подается к конусу 3. Обтекая поверхность конуса 3 расширяющегося в нижней части, газовое топливо движется к зазору 5 с увеличенной скоростью. Форма конуса 3 обеспечивает ламинарный режим движения газового топлива. Газовый поток стремится к основанию конуса и таким образом происходит образование турбулентности с большим количеством вихрей. Внутри корпуса 1 объем свободного пространства будет уменьшаться по мере приближения к зазору 5, а скорость и давление газовых потоков будут стремительно возрастать. Давление газов топлива в зазоре 5 станет меньше атмосферного. За счет разницы давлений, вода поступающая из отверстий звездочки 4 будет засасываться в зазор 5. На поверхности вершин звездочки 4 образуются зоны смешивания газового топлива и воды. После прохождения через зазор 5 давление топливно-водяной смеси уменьшится, создавая оптимальную дисперсию, благоприятствующую полноте сгорания в ДВС. Количество воды, поступающее из водяной магистали 7 в топливную смесь, регулируется при помощи регулирующего гидродросселя 6 в соответствии с оптимальным режимом работы ДВС.
Для выключения форсунки электромагнитный клапан 2 закрывается и прекращается подача газа. В виду малых размеров калибровочных отверстий в вершинах звездочки 4 за счет сил поверхностного натяжения так же прекращается подача воды.