ФОРСУНКА
ATOMISER

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в водогрейных котельных, работающих на мазуте при отсутствии пара.
Известна форсунка (а.с. СССР №1268876, F23D 11/04, опубликовано 07.11.86 г., бюллетень №41), содержащая корпус с центральным топливным каналом, снабженным распределительной шайбой с аксиальными отверстиями и периферийными каналами, камеру закручивания с тангенциальными входными каналами в боковой стенке, подключенными к аксиальным отверстиям распределительной шайбы и центральным выходным соплом, при этом тангенциальные входные каналы камеры закручивания подключены к периферийным каналам корпуса, сообщенным с источником распыляющего агента - пара, а камера закручивания выполнена диаметром D=(1,4-1,0) d и длиной L=(0,5-0,7) d, где d - диаметр выходного канала камеры закручивания.
Такая конструкция форсунки не может функционировать при отсутствии пара (в водогрейных котельных).
Известна форсунка (патент РФ №2338120, приоритет от 07.05.2007 г.) - ближайший аналог, содержащая корпус с центральным топливным каналом и периферийным каналом распыляющего агента (пара), распределительной шайбой с отверстиями, накидную гайку, внутри которой размещены: упорная шайба, к торцу которой примыкает смеситель топлива с распыляющим агентом (паром), образующий с внутренней поверхностью накидной гайки продолжение периферийного кольцевого канала с отверстиями для его выхода, оснащенный внутренней вставкой с отбойником, наружная поверхность вставки и внутренняя поверхность смесителя образуют внутренний кольцевой канал, причем вставка имеет отверстия для выхода топлива, а входное (осевое) отверстие вставки образует продолжение центрального топливного канала; далее по ходу движения топливной эмульсии расположен отбойник распылителя, закрепленного на распределительной шайбе, в которую ввинчен распределитель топливной эмульсии, образующий с внутренней поверхностью накидной гайки кольцевой канал, заканчивающийся круговым щелевым каналом для выхода топливной эмульсии из форсунки, при этом отбойники и распределитель эмульсии имеют форму гриба с плоским верхом, накидная гайка и распределитель эмульсии выполнены из жаропрочной стали.
Такая форсунка обеспечивает эффективную работу (эффективное горение топлива) только при наличии пара и не может столь же эффективно работать при его отсутствии - при работе в водогрейных котельных.
Целью заявляемого изобретения является создание форсунки для работы в водогрейных котельных (при отсутствии пара), обеспечивающей эффективное сгорание топлива.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции, содержащей цилиндрический корпус с размещенным в нем центральным каналом, навинченной на корпус накидной гайкой, внутри которой размещены: упорная шайба; отбойник, выполненный в форме гриба с плоским верхом, обращенного «шляпкой» навстречу потоку топливной эмульсии, закрепленного «ножкой» на распределительной шайбе, в которую ввинчен распределитель топливной эмульсии, также имеющий форму гриба с плоским верхом, обращенным навстречу потоку топливной эмульсии, образующий с внутренней поверхностью накидной гайки кольцевой канал, заканчивающийся круговым щелевым каналом для выхода топливной эмульсии, причем накидная гайка и распределитель топливной эмульсии выполнены из жаропрочной стали, при этом центральный канал примыкает к осевому отверстию упорной шайбы, имеющей периферийные отверстия, служащие периферийными каналами, к упорной шайбе примыкает предназначенный для образования топливной эмульсии завихритель топлива с отверстием для выхода последнего, осевое отверстие упорной шайбы сообщено с завихрителем, при этом центральный канал предназначен для подачи перегретой воды, а периферийные каналы - для подачи топлива (мазута).
Анализ аналогов показал, что заявляемая конструкция форсунки является новой. Новизна конструкции заключается в том, что размещенный в корпусе центральный канал предназначен для подачи перегретой воды, а периферийные каналы, образованные периферийными отверстиями упорной шайбы, служат для подачи топлива, а осевое отверстие упорной шайбы примыкает к центральному каналу, а к упорной шайбе примыкает служащий для образования топливной эмульсии завихритель топлива с отверстиями для выхода последнего. В качестве распыляющего агента используется перегретая вода, которая, смешиваясь в завихрителе топлива с мазутом, образует топливную эмульсию (ТЭ), которая в дальнейшем (по пути продвижения) ударяется о нагретую плоскую поверхность «шляпки» отбойника, гомогенизируется, при этом ее дисперсность улучшается в 1,5-2 раза (П.П.Запевалов «Диспергирование жидкостей в эмульгирующих аппаратах сельскохозяйственного производства», МСК, издание Омского СХИ, 1982). При ударе топливной эмульсии о нагретую поверхность распределителя также осуществляется процесс гомогенизации. Далее топливная эмульсия поступает через отверстия в распределительной шайбе в кольцевой канал, а далее через щелевой круговой канал поступает в топку в форме тонкой гомогенизированной пленки, что обеспечивает эффективное сгорание топлива.
Из изложенного следует, что при реализации заявляемого технического решения достигается положительный результат, заключающийся в возможности использования предлагаемой форсунки в котельных при отсутствии пара, используя перегретую воду для смешения с топливом, при этом образование ТЭ гомогенизируется при ударе потока о плоские поверхности отбойника и распылителя, обеспечивая эффективное горение факела в топке котла.
Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 приведена предлагаемая форсунка, на фиг.2 - разрез по А-А. Форсунка содержит трубчатый корпус 1, на который навинчена накидная гайка 2. В корпусе 1 размещен центральный канал 3. Периферийные каналы 4 образованы периферийными отверстиями в упорной шайбе 5. К осевому отверстию 6 шайбы 5 примыкает центральный канал 3. К шайбе 5 примыкает завихритель 7 топлива для первичного смешения паров воды с топливом с отверстиями 8 для выхода последнего и конфузорным выходом 9. Далее по ходу ТЭ размещены: камера смешения 10 (для вторичного смешения паров воды и топлива) с диффузорным выходом 11, к которому примыкает камера 12, также снабженная диффузорным выходом 13, в котором размещен отбойник 14, закрепленный на распределительной шайбе 15 с отверстиями 16 для выхода ТЭ; в шайбу 15 ввинчен распределитель ТЭ 17, образующий с внутренней поверхностью накидной гайки 2 кольцевой канал 18, заканчивающийся круговым щелевым каналом 19 для образования факела ТЭ при выходе последней в топку котла. Элементы 9-12 в предмет изобретения не входят и в формуле изобретения не отражены. Накидная гайка 2 и распределитель 17 выполнены из жаропрочной стали.
Форсунка работает следующим образом. Часть форсунки, в которой размещены отбойник 14, распределительная шайба 15 и распределитель ТЭ 17 расположены в амбразуре топки котла. По центральному каналу 3 к форсунке подается перегретая вода, а по периферийным каналам 4 - топливо (мазут). При этом масса перегретой воды может составлять до 30% массы топлива. Это обеспечивает высокую эффективность сжигания мазута (см., например, книгу И.А.Тув «Сжигание обводненных мазутов», Судостроение, Ленинград, 1968, стр. 3). Пары воды выполняют роль распыляющего агента. Через осевое отверстие 6 в упорной шайбе 5 перегретая вода поступает в завихритель топлива 7. Топливо поступает в завихритель 7 по периферийным каналам 4 через отверстия 8. В завихрителе 7 осуществляется первичное смешение топлива и паров воды. В результате образуется смесь паров воды и топлива, которая через конфузорный выход 9 попадает в камеру смешения 10, в которой топливо и пары воды вторично смешиваются, а далее через диффузорный выход 11 смесь поступает в камеру 12, скорость перетекания эмульсии уменьшается, давление увеличивается, происходит схлопывание пузырьков пара, образовавшиеся капли воды смешиваются дополнительно с топливом, образовавшаяся топливная эмульсия через диффузор 13 движется к отбойнику 14. Эмульсия ударяется о нагретую плоскую поверхность «шляпки» грибообразного отбойника 14. При этом осуществляется процесс гомогенизации ТЭ, позволяющий улучшить дисперсность в 1,5-2 раза (П.П.Запевалов «Диспергирование жидкостей в эмульгирующих аппаратах сельскохозяйственного производства», МСК, издание Омского СХИ, 1982), а затем через отверстия 16 в распределительной шайбе 16 ТЭ поступает к распределителю 17, эмульсия ударяется о плоскую нагретую поверхность распределителя 17, где также осуществляется гомогенизация ТЭ. Далее через кольцевой канал 18 эмульсия попадает в круговой щелевой канал 19, обеспечивающий струю ТЭ в форме тонкой хорошо гомогенизированной пленки, что обуславливает эффективное горение факела.
Заявляемая форсунка является промышленно применимой, так как включает в себя реально существующие элементы, изготовление и монтаж которых не вызывает затруднений.
Заявляемая форсунка по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять хорошую гомогенизацию топливной эмульсии при работе в водогрейных котлах, обеспечивая при этом высокую эффективность горения топлива.