RU20933U1 - Механическая форсунка - Google Patents

Abstract

1. Механическая форсунка, содержащая составной корпус с соплом и каналами для подвода компонентов топлива, который жестко установлен в активную излучающую накладку, отличающаяся тем, что в торцевой части корпуса с соплом, жестко установлен пористый элемент с различной пористостью, в который упирается поршень со штоком, расположенные в перфорированном стакане и жестко установленным в составном корпусе, центральная ось которого совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя длины (1+n/2)λ, причем в активной излучающей накладке выполнено сквозное отверстие, проходящее через всю длину ультразвукового преобразователя под шток длиной (n+5/4)λ, центральная ось которого также совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя, а на конце штока установлены регулировочная и контргайки, упирающиеся в торцевую часть стакана, расположенного над пассивной накладкой ультразвукового преобразователя и жестко установленного в узловой плоскости на расстоянии не более 1/4λ от торца пассивной накладки, где n=0, 1, 2, 3, . .., λ - длина ультразвуковой волны.2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что дно перфорированного стакана может быть выполнено из стеклянного элемента с микрокапиллярными отверстиями, оси которых параллельны центральной оси ультразвукового преобразователя и совпадающего своей торцевой поверхностью с торцом сопла.3. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в поршне и штоке по всей длине выполнено центральное сквозное отверстие для подвода, например газообразной смеси.4. Форсунка по пп.1-3, отличающаяся тем, что в поршне выполнены дополнительные сквозные отверстия, оси которых параллельны центр

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для впрыска и распыливания жидкости и может быть использовано в различных тепловых двигателях, в силовых энергетических установках, в машинах и аппаратах химической промышленности, в ЖРД ракетно-космической техники, где требуется высокая точность поддержания расхода компонентов топлива и высокая мелко дисперсность распыла.

Известна механическая двухкомпонентная форсунка, содержащая составной корпус с соплом, с каналами для подвода двух компонентов (а. с. № 611683 F 23Д11/04, 1978 г.). Данная механическая форсунка недостаточно эффективно обеспечивает распыление и смешение компонентов топлива на торце корпуса.

Наиболее близким техническим решением к описываемому является механическая форсунка, содержаш;ая составной корпус с соплом, с каналами для подвода двух компонентов, которые установлены в активную излучающую накладку ультразвукового преобразователя. (Натент РФ № 2127822 F02 М 43/04, 1996 - выбран за прототип).

Хотя данная механическая форсунка обеспечивает распыление и смешение двух компонентов топлива, в ней имеет место недостаточный эффективный процесс распыления компонентов, отсутствует техническая

ВОЗМОЖНОСТЬ подачи через сопло газообразной смеси. Она имеет сложную конструкцию, что существенно влияет на регулирование подачи и смешение компонентов топлива.

Задача полезной модели состоит в повышении эффективности работы устройства, в возможности более качественного смешение с одновременной фильтрацией компонентов топлива, в возможности поддержания постоянства характеристики распыла смеси компонентов, а также в расширение

-.

технический и технологических возможностей форсунки, заключающееся в создании условий для дополнительного регулирования истечением компонентов топлива через сопло.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в торцевой части корпуса с соплом, жестко установлен пористый элемент с различной пористостью, в который упирается поршень со штоком, расположенные в перфорированном стакане и жестко установленным в составном корпусе, центральная ось которого совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя длины (1+п/2)Х,, причем в активной излучаюп ;ей накладке выполнено сквозное отверстие, проходяш,ее через всю длину ультразвукового преобразователя под шток длиной (п+5/4)А,, центральная ось которого также совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя, а на конце штока установлены регулировочная и контр гайки, упирающиеся в торцевую часть стакана, расположенного над пассивной накладкой ультразвукового преобразователя и жестко установленного в узловой плоскости на расстоянии не более 1/4Х, от торца пассивной накладки, где ,1,2,3,..., А. - длина ультразвуковой волны.

Поставленная задача достигается также тем, что дно перфорированного стакана может быть выполнено из стеклянного элемента с микрокапилярными отверстиями, а также в поршне и штоке по всей длине выполнено центральное сквозное отверстие и кроме того в поршне выполнены дополнительные сквозные отверстия, оси которых параллельны центральной оси ультразвукового преобразователя для подвода через каналы в активной излучающей накладки, например газообразной смеси.

Поставленная задача достигается также тем, что на наружной поверхности активной излучающей накладки на расстоянии от торца форсунки не более (1/4+п/2)А, выполнены, например винтовые, а на внутренней поверхности втулки продольные канавки, где ,1,2,3,..., А, - длина ультразвуковой волны.

Поставленная задача достигается также тем, что в торцевой части корпуса, расположенного в активной излучающей накладке, выполнены каналы расположенные под углом до 60 градусов к центральной оси ультразвукового преобразователя, направленные к выходу микрокапилярных отверстий, расположенных по периметру торцевой части сопла для дополнительного подвода газообразной смеси.

На фиг. 1,2,3 показана конструкция механической форсунки.

Форсунка состоит из составного корпуса 1 с соплом 2, жестко установленным в активной излучающей накладке 3 ультразвукового преобразователя 4 и расположенными в ней каналами 5 и 6 для подвода двух компонентов. В торцевой части составного корпуса 1 перед соплом 2 установлен пористый элемент 7 с различной пористостью в который упирается поршень 8 со штоком 9, расположенные в перфорированном стакане 10 и жестко установленным в составном корпусе 1.

Пористый элемент 7 может быть выполнен из различного материала: из спеченого металлического порошка, шариков, из стеклокерамического материала или из упругого металлорезинового материала МР и т. п.

Центральная ось перфорированного стакана 10 совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя 4 выполненного длиной (1+п/2)А,.

Ультразвуковой преобразователь 4 состоит из активной излучающей накладки 3, пассивной накладки 11, пьезокерамических элементов 12, токоподводящих шайб 13, токоизолирующей шайбы 14 и шпильки 15. Токоподводящие шайбы 13 подсоединены к ультразвуковому преобразователю (на чертеже не показан).

В активной излучающей накладке выполнено сквозное отверстие 16, проходящее через всю длину ультразвукового преобразователя 4 под шток 9 выполненного длиной (п+5/4)А,. Центральная ось штока 9 совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя 4. Па конце штока 9 установлены регулировочная гайка 17 и контр гайка 18, упирающиеся в торцевую часть стакана 19, расположенного над пассивной накладкой 11 и

жестко установленного в узловой плоскости на расстоянии не более 1/4А, от торца пассивной накладки.

Дно перфорированного стакана 10 может быть выполнено из стеклянного элемента 20 с микрокапиярными отверстиями 21, оси которых параллельны центральной оси ультразвукового преобразователя 4. В поршне 8 и штоке 9 по всей длине выполнено центральное отверстие 22 для подвода например газовой смеси.

В поршне 8 форсунки может быть выполнены сквозные отверстия 23, оси которых параллельны центральной оси ультразвукового преобразователя для дополнительного подвода, например газообразной смеси через отверстия 24 составного корпуса 1 и каналы 25, расположенные в активной излучающей накладке 3.

В торцевой части корпуса 1 форсунки, расположенного в активной излучаюш;ей накладке Змогут быть выполнены каналы 26 расположенные под углом до 60 градусов у центральной оси ультразвукового преобразователя 4 и направленные к выходу микрокапилярных отверстий 21 стеклянного элемента 20, расположенных по периметру торцевой части сопла 2, например для дополнительного подвода газообразной смеси.

Шток 9 изолирован от воздействия внешней среды через отверстия 16 втулкой 27 жестко установленной в составном корпусе 1.

Составляющие части пористого элемента 7 с различной пористостью подпружинены пружинами 28 и 29. Стеклянный элемент 20 установлен во втулке 30 жестко закрепленной в составном корпусе 1 и сопле 2 форсунки.

Механическая форсунка работает следующим образом.

При подаче компонентов топлива в форсунку на пьезоэлементы 12 через токоподводящие шайбы 13 от ультразвукового генератора (на чертеже не показан) подается переменное напряжение. Ультразвуковой механический преобразователь 4 возбуждается и в нем создается стоячая волна. Механический преобразователь работает как полуволновая колебательная система на частоте f 22 и 44 кГц с амплитудой колебаний до 20 мкм.

При подаче компонентов топлива по каналам 5 и 6, с увеличением давления, они смешиваются в порах элемента 7 с одновременной фильтрацией и подаются через перфорированное дно стакана 10 в сопло 2 корпуса 1 форсунки, а затем воспламеняются. Изменять давление компонентов топлива можно не только за счет его изменения в каналах 5 и 6, а также за счет перемещения поршня 8 со штоком 9 регулировочной гайкой 17. Изменяя положения подпружиненных частей пористого элемента 7 друг относительно друга, можно получать различную пористость и соответственно давление, а также регулировать расход топлива, а в некоторых случаях перекрывать подачу топлива, например при использовании материала МР.

При установке стеклянного элемента 20 с микрокапилярными отверстиями 21 в дно стакана 10 и в сопло 2, смесь компонентов топлива распределяется по микрокапилярным отверстиям на определенные микрообъемы и далее под воздействием внутреннего давления в форсунке и за счет высокочастотных ультразвуковых колебаний торцевой части активной излучающей накладки с амплитудой до 20 мкм превращаются по порциям во взвешенное мелкодисперсное состояние- до 0,25 мкм.

Когда через выполненные в поршне 8 и штоке 9 отверстие 22 подается через пористый элемент 7 и стеклянный элемент 20, например газообразная смесь под давлением процесс превращения в мелкодисперсное состояние изменяется и дополнительно регулируется. Этот процесс еще больше усиливается, когда в поршне 8 имеются сквозные отверстия 23, а в корпусе 1 отверстия 24 через которые по каналам 25 активной накладки 3 может подаваться дополнительно, например газообразная смесь..

И коме того по каналам 26 в торцевой части корпуса расположенных в активной накладки 3 и расположенных под углом до 60 градусов и центральной оси по направлению к выходу микрокапилярных отверстий расположенных по периметру торцевой части сопла 2 можно подавать дополнительно, например газообразную смесь, тем самым дополнительно регулировать режим работы форсунки на выходе горения топлива.

предлагаемая механическая форсунка обеспечивает распыление компонентов до 0,25 мкм, что достаточно для эффективного горения в различных тепловых двигателях.

Claims (5)

1. Механическая форсунка, содержащая составной корпус с соплом и каналами для подвода компонентов топлива, который жестко установлен в активную излучающую накладку, отличающаяся тем, что в торцевой части корпуса с соплом, жестко установлен пористый элемент с различной пористостью, в который упирается поршень со штоком, расположенные в перфорированном стакане и жестко установленным в составном корпусе, центральная ось которого совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя длины (1+n/2)λ, причем в активной излучающей накладке выполнено сквозное отверстие, проходящее через всю длину ультразвукового преобразователя под шток длиной (n+5/4)λ, центральная ось которого также совпадает с центральной осью ультразвукового преобразователя, а на конце штока установлены регулировочная и контргайки, упирающиеся в торцевую часть стакана, расположенного над пассивной накладкой ультразвукового преобразователя и жестко установленного в узловой плоскости на расстоянии не более 1/4λ от торца пассивной накладки, где n=0, 1, 2, 3, . .., λ - длина ультразвуковой волны.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что дно перфорированного стакана может быть выполнено из стеклянного элемента с микрокапиллярными отверстиями, оси которых параллельны центральной оси ультразвукового преобразователя и совпадающего своей торцевой поверхностью с торцом сопла.

3. Форсунка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в поршне и штоке по всей длине выполнено центральное сквозное отверстие для подвода, например газообразной смеси.

4. Форсунка по пп.1-3, отличающаяся тем, что в поршне выполнены дополнительные сквозные отверстия, оси которых параллельны центральной оси ультразвукового преобразователя для дополнительного подвода например газообразной смеси через отверстия корпуса и каналы расположенные в активной излучающей накладке.

5. Форсунка по пп.1-4, отличающаяся тем, что в торцевой части корпуса, расположенного в активной излучающей накладке, выполнены каналы расположенные под углом до 60^o к центральной оси ультразвукового преобразователя, направленные к выходу микрокапиллярных отверстий, расположенных по периметру торцевой части сопла для дополнительного подвода газообразной смеси.