CS262671B2 - Arrangement of an ultrasonic atomizer in a heating body for liquid fuel - Google Patents

Description

Vynález se týká uspořádání ultrazvukového rozprašovače v topném tělese na kapalné paliva, sestávajícím ze spalovací komory s navazujícím výměníkem tepla a zapalovací zónou, do které vyčnívá zapalovací zařízení. a s hlavou horáku s prostředky pro přívod paliva a spalovacího vzduchu, přičemž ultrazvukový rozprašovač sestává z piezoelektrického měniče s přívodem proudu, uloženého mezi předním a zadním kovovým dílem, kde přední kovový díl má trychtýř s nasazeným rozprašovacím talířem a trychtýř má středový podélný vývrt a přední kovový díl má přiřazený radiální vývrt pro přívod paliva.

Použití ultrazvukového rozprašovače pro hořáky к rozprašování kapalného paliva je známé ve stacionárních topných zařízeních, ale jeho použití v topných tělesech pro vozidla není obvyklé. Pouze v německém spise DOS č. 33 43 617 je popsáno uspořádání ultrazvukového rozprašovače pro malé topné přístroje a uspořádání zapalovacího pásma takového zařízení.

Vynález vychází ze stavu techniky, popsaného v něm. spise DOS č. 27 43 863, kde je popsáno a zobrazeno několik řešení к uchycení ultrazvukového rozprašovače ve stacionárním topném zařízení. Všechna řečení však mají tu nevýhodu, že v důsledku přídržných elementů dochází к poměrně silnému mechanickému tlumení ultrazvukových kmitů a že přívod paliva je zatěžován kmity ultrazvukového generátoru. Přitom přispívá přívod paliva stejně jako· v zařízení podle něm. spisu DOS č. 33 43 617 ke tlumení kmitavého systému, takže se částečně zřr:e ztratí výhody dosažené vytvořením držáku. Tato známá uspořádání neberou v uví!hi.i fyzikální souvislosti týkající se kmitání mezi přívodem paliva a držákem ultrazvukového rozprašovače. Dalším nedostatkem známého uspořádání je poměrně náročná montáž, zejména v důsledku šroubových spojů, které se musejí v kmitavém systému speciálně zajišťovat.

Účelem vynálezu je uspořádat ultrazvukový rozprašovač v topném tělese tak, aby se vzájemně neovlivňoval s přívodem paliva a aby uspořádání bylo použitelné v malých topných jednotkách, zejména v topení, pro motorová vozidla, přičemž ultrazvukový rozprašovač se má snadno montovat a demontovat.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že ultrazvukový rozprašovač je uložen v hlavě hořáku v její podélné ose v nosném tělese, které má v místě osazení podélného průchozího osazeného otvoru prstencovou drážku a do ní ústící radiální vrtání, přičemž prstencová drážka tvoří spojku к radiálnímu vývrtu předního kovového dílu, a ultrazvukový rozprašovač je pružně přitisknut na dosedací plochu v průchozím podélném osazeném otvoru sponou, která dosedá na jeho zadní díl. Tímto uspořádáním se dosáhne toho, že palivová trubka je oddělena od ultrazvukového rozprašovače, nemá tedy к němu z hlediska kmitů vazbu a v důsledku pružného uložení nastává jenom nepatrné tlumení. Mimoto je montáž velice jednoduchá a není к ní třeba drobných spojovacích součástí, jako jsou šrouby.

Aby leželo místo upnutí co nejblíž u kmitajících pizeoelektrických elementů a tedy aby docházelo к minimálnímu tlumení kmitů, má podle vynálezu přední kovový díl výšku (D + 2a), kde D je průměr radiálního vývrtu a a je tloušťka stěny radiálního vývrtu, měřeno к dosedací ploše, přičemž tato tloušťka stěny může být podle potřeby zcela malá, například asi 0,5 až 1 mm. Tím se dosáhne toho, že dosedací plocha má nepatrnou vzdálenost od uzlových bodů ultrazvukového rozprašovače. Ke spolehlivému přívodu paliv je účelné, aby axiální rozměr prstencové drážky v nosném tělese byl (1,0 až 1,5) . (D/2 + a).

Ke zmenšení stavební výšky ultrazvukového rozprašovače přispívá skutečnost, že prstencová drážka je uspořádána v osazeném otvoru v jeho větším průměru. Ultrazvukový rozprašovač dosedá tedy svou ve směru proudění přední částí na dosedací plochu, která je tvořena přechodem z většího na menší průměr podélného vývrtu v nosném tělese, přičemž tato dosedací plocha může být zcela úzká, a tím se dosáhne bezpečného přívodu paliva. Ke zmenšení plochy, na kterou dosedá ultrazvukový rozprašovač v podélném vývrtu, je podle dalšího význaku vynálezu mezi ultrazvukovým rozprašovačem a osazením osazeného otvoru uspořádána dosedací plocha. Dosedací plocha může přitom sestávat z jednoduchého kroužku nebo z profilového kroužku, který má v průřezu špičku směřující nahoru, takže ultrazvukový rozprašovač na něj dosedá pouze na kružnici.

Pro přívod paliva je do radiálního otvoru nosného tělesa zasunuta palivová trubka. Trubka může být pružná a dá se zasunout dostatečně hluboko do radiálního vrtání. To má tu výhodu, že při montáži nebo pozdější demontáži lze palivovou trubku do nosného tělesa jednoduše zasunout a vysunout bez speciálního nástroje. Elektrické přívody к piezoelektrickému elementu procházejí hlavou hořáku průchodkou, která je s výhodou tvořena pružnou, z obou stran promáčknutou ploškou.

Do hlavy hořáku se zavádí spalovací vzduch ve směru proudění paliva nahoře, to znamená před ultrazvukovým rozprašovačem, proudí kolem něho a zavádí se do zapalovací zóny. Aby průřez proudění byl co největší, je nosné těleso spojeno s hlavou hořáku nejméně jednou stojinou, v níž je uspořádáno radiální vrtání, do něhož ústí palivová trubka. Stojiny mohou být v horáku zality a mohou být vytvořeny jako vodicí plochy pro proudění spalovacího vzduchu.

Γι 2 6 7 1

Výhodné je rovněž uchycení ultrazvukového rozprašovače výkyvné uloženého pružnou sponou. Podle vynálezu má spona dopředu zahnuté konce s koncovými smyčkami, kterými je výkyvné uložena na kolíkách na vnitřní straně hlavy hořáku. Kolíky mohou tvořit jeden díl s vnitrní plochou hlavy hořáku. Tím se dosáhne spolehlivého centrování hořáku a současně uchycení ultrazvukového rozprašovače. Výhodné je zejména to, že výkyvné uložená spona není vložena do hlavy hořáku volně a nemůže se proto při demontáži rozprašovače ztratit, jak sc to může stát při upevnění vloženou pružinou. Aby spona dosedala na ultrazvukový rozprašovač pouze bodově a netlumila mechanicky jeho kmity, má spona, sestávající s výhodou z pružinového drátu, středový výstupek, směřující do směru proudění. Podle dalšího výhodného význaku vynálezu má zadní čelní plocha ultrazvukového rozprašovače středovou prohlubeň, do které zapadá středový výstupek spony.

Vynález bude vysvětlen na příkladech provedení znázorněných na výkrese, kde značí obr. 1 řez hlavou hořáku, obr. 2 uložení a ochycení ultrazvukového rozprašovače a obr. 3 obměněné uložení ultrazvukového rozprašovače.

Podle obr. 1 je hlava 1 hořáku uvolnitelně spojena se skříní. 2 topného přístroje. Skříň 2 nese zapalovací svíčku 3 к zapálení směsi vzduchu a paliva v zapalovací zóně 4 topného přístroje. Na hlavě 1 hořáku je vytvořeno hrdlo 5 pro přívod spalovacího vzduchu a otvor 6 nese z obou stran promáčknutou pružnou vložkou 7, kterou procházejí elektrické přívody 8 ultrazvukového rozprašovače 9. Dále jsou na hlavě 1 hořáku uspořádány uvnitř kolíky 10, které vyčnívají do vnitřku hlavy 1 a slouží к uchycení pružné spony 11 z pružinové oce- li. Tato pružina 11 má vlastní hmotnost, která je vzhledem к akusticky účinné náhradní hmotnosti ultrazvukového¹ rozprašovače poměrně malá, což přispívá к nepatrnému tlumení kmitů rozprašovače.

V podélné ose 15 hlavy 1 hořáku je umístěno- nosné těleso 12, v němž je uložen ultrazvukový rozprašovač 9. Nosné těleso 12 je spojeno s hlavou 1 hořáku s výhodou dvěma nebo třemi stojinami 13, 14. S hlavou hořáku 1 může však být místo toho· spojen kotouč se vzduchovými průchozími otvory, přičemž v tomto případě je spona 11 uložena výkyvné na vhodném elementu kotouče. Při uspořádání stojin 13 14, je však přívod vzduchu obzvláště příznivý. Přitom je možné vytvořit stojiny 13, 14 jako vodicí členy pro vzduchové proudění, například ve tvaru lopatek. Stojiny 13, 14 mohou tvořit s hlavou 1 hořáku jedno těleso. Jedna ze stojin, ve znázorněném příkladě stojina 13, má radiální vrtání 16, které slouží pro přívod paliva к ultrazvukovému rozprašovači 9. Ve znázorněném příkladě je do radiálního vrtání 16 zasunuta palivová trubβ ka 17, samozřejmě může být uspořádáno i hrdlo.

Nosné těleso 12 má podélný průchozí osazený otvor 18, který má úsek 18a s větším průměrem a úsek 18b s menším průměrem, sazení mezi oběma úseky 18a, 18b tvoří dosedací plochu 18c pro' ultrazvukový rozprašovač 9. V provedení obr. 1 je v osazeném otvoru 18 vytvořeno další osazení 18d, takže dosedací plocha 18c pro ultrazvukový rozprašovač 9 je minimální.

Obr. 3 znázorňuje obměněné provedení, kde osazený otvor 18 má pouze jediné osazení 18d, na němž je nasazen dosedací kroužek 19. Kroužek 19 je přitom vytvořen tak, že ultrazvukový rozprašovač 9 na něj dosedá pouze na kružnici. Tím se zmenší mechanické tlumení kmitů na minimum.

V obou provedeních je v úseku 18a s větším průměrem osazeného otvoru 18 uspořádána prstencová drážka 20 do které ústí radiální vrtání 16 ve stojině 13. To znamená, že palivo přiváděné palivovou trubkou 17 přichází do prstencové drážky 20 a odtud do ultrazvukového rozprašovače 9, aniž by mezi rozprašovačem 9 a nosným tělesem 12 existovalo pevné spojení.

Ultrazvukový rozprašovač 9 sestává z piezoelektrického měniče 21, tvořeného dvěma kotoučky a opatřeného elektrickými přívody 8, který je mechanicky pevně spojen s amplitudovým transformátorem neboli trychtýřem 22. V piezoelektrickém měniči 21 se přeměňuje elektrická energie na mechanickou a v trychtýři 22 se zvětšuje amplituda mechanických kmitů. Trychtýř 22 je vytvořen na předním kovovém dílu 2:3 a má na předním konci rozprašovací talíř 24. Přední kovový díl 23, který tvoří součást trychtýře 22 ležící ve směru proti proudění paliva, je opatřen radiálním vývrtem 32, který sahá až к podélné ose 15 ultrazvukového rozprašovače 9 a ústí tam do podélného vývrtu 25 trychtýře 22.

Radiální vývrt 32 v předním kovovém dílu 23 je propojen s prstencovou drážkou 20, takže palivo- přichází palivovou trubkou 17, prstencovou drážkou 20, radiálním vývrtem 32 a podélným vývrtem 25 do zapalovací zóny 4. Ve směru proudění před piezoelektrickým měničem 21 je uložen zadní kovový díl 26, který slouží současně jako matice к zašroubování ultrazvukového rozprašovače 9. Zadní kovový díl 26 má rovinnou čelní plochu 27, která má к zajištění spony 11 středovou prohlubeň 28, takže mezi sponou 11 a čelní plochou 27 je pouze bodový dotek. To má za následek značné akustické nepřizpůsobení mezi ultrazvukovým rozprašovačem 9 a sponou 11, což také vede к nepatrnému tlumení kmitů ultrazvukového rozprašovače 9.

Spona 11 je z pružinového drátu a má ve směru proudění zahnuté konce 29 s koncovými smyčkami 30, kterými je výkyvné uložena na kolíkách 10 hlavy 1 horáku. Mimo-

dle vynálezu je jednoduché, spolehlivé a umožňuje rychlou montáž, má dobré rozprašovací vlastnosti a hodí se pro topné přístroje ve vozidlech.

to má spona 11 středový výstupek 31 obrácený do směru proudění, který zapadá do středové prohlubně 28 čelní pl-ochy 27 ultrazvukového rozprašovače 9 a přitlačuje jej na dosedací plochu 18c. Uspořádání po-

Claims (7)

1. Uspořádání ultrazvukového rozprašovače v topném tělese na kapalné palivo, sestávajícím ze spalovací komory s navazujícím výměníkem tepla a se zapalovací zónou, do které vyčnívá zapalovací zařízení, a s hlavou hořáku s prostředky pro přívod paliva a spalovacího vzduchu, přičemž ultrazvukový rozprašovač sestává z piezoelektrického měniče s přívodem proudu, uloženého mezi předním a zadním kovovým dílem, kde přední konvový díl má trychtýř s nasazeným rozprašovacím talířem a trychtýř má středový podélný vývrt a přední kovový díl má přiřazený radiální vývrt pro přívod paliva, vyznačené tím, že ultrazvukový rozprašovač (9) je uložen v hlavě (1) hořáku v její podélné ose (15) v nosném tělese (12), které má v místě osazení osazeného podélného průchozího otvoru (18) prstencovou drážku (20) a do ní ústící radiální vrtání (16). přičemž prstencová drážka (20) tvoří spojku к radiálnímu vývrtu (32) předního kovového dílu (23), a ultrazvukový rozprašovač (9) je pružně přitisknut na dosedací plochu (18c) v osazeném otvoru (18) sponou (11), která dosedá na jeho zadní díl (20).

2. Uspořádání podle bodu 1, vyznačené tím, že kovový přední díl (23) ultrazvukového rozprašovače (9) má výšku (D 4- 2a), kde D je průměr radiálního vývrtu (32) a (a) je tloušťka stěny radiálního vývrtu (32) к dosedací ploše (18c).

3, vyznačené tím, že mezi ultrazvukovým rozprašovačem (9) a osazením (18d) osazeného otvoru (18) je uložen dosedací kroužek (19).

3. Uspořádání podle bodů 1 nebo 2, vyznačené tím, že prstencová drážka (20) v osazeném otvoru (18) je umístěna v jeho větším průměru (18a).

4, vyznačené tím, že do radiálního vrtání (16) nosného tělesa (12) je zasunuta palivová trubka (17).

4. Uspořádání podle jednoho z bodů 1 až

5. Uspořádání podle jednoho z bodů 1 až

6, vyznačené tím, že spona (11) má ve směru proudění zahnuté konce (29) s koncovými smyčkami (30), jimiž je výkyvné uložena na kolíkách (10) na vnitřní straně hlavy (1) hořáku.

8. Uspořádání podle jednoho z bodů 1 až

6. Uspořádání podle jednoho z bodů 1 až 5, vyznačené tím, že nosné těleso (12) je spojeno s hlavou (1) hořáku nejméně jednou stojinou (13), kterou prochází radiální vrtání (16).

7. Uspořádání podle jednoho z bodů 1 až

7, vyznačené tím, že zadní čelní plocha (27) ultrazvukového rozprašovače (9) má pro hlubeň (28) ke středění středového výstupku (31) spony (11).