RU2095599C1

RU2095599C1 - Device for removing coke from nozzle sprayers

Info

Publication number: RU2095599C1
Application number: RU95120555A
Authority: RU
Inventors: Леонид Николаевич Голубков; Юрий Петрович Полосин; Бакир Рамадан Гази
Original assignee: Леонид Николаевич Голубков; Юрий Петрович Полосин; Бакир Рамадан Гази
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: damper is additionally provided in the fuel system of a Diesel. The damper is mounted downstream of the making-up pump and upstream of the reservoir with water solution of additive and fuel, distributor with dropping bottles provided with nozzles. The number of the nozzles is equal to the number of sections of the high-pressure fuel pump. Attachments are arranged on each section of the high-pressure fuel pump and are made up as housings with two inlets and the outlet. The outlets of the dropping bottles are connected with the inlets of housing of the attachments through controllable throttles and check valves. Between the outlet of each housing of the attachment and fuel pipe line of high-pressure is an additional valve with a nozzle. The diameter of the nozzle is 0.15-0.25 of the diameter of the high-pressure fuel pipe line. The volume of air in the damper is not as less as 550 of volumes of cyclic fuel supply produced by the making-up pump. The diameter of the nozzle in the dropping bottle is equal to 0.12-0.22 of the diameter of the plunger of the high- pressure pump. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте систем подачи топлива дизелей, позволяет увеличить срок службы распылителей форсунок и снизить расход топлива и выбросы дыма с отработавшими газами. The invention relates to engine building and can be used in the maintenance and repair of diesel fuel supply systems, allows to increase the service life of nozzle atomizers and to reduce fuel consumption and smoke emissions from exhaust gases.

Известна установка для безмоторной очистки распылителей форсунок путем периодической работы дизеля на дизельном топливе с присадкой воды (водотопливных эмульсиях) [1] Установка содержит ультразвуковое или механическое устройство для приготовления дизельного топлива с присадкой воды (водотопливной эмульсии), а также насос с топливопроводами и кранами для подачи водотопливной эмульсии на вход в топливный насос высокого давления (ТНВД). В процессе работы двигателя дизеля на водотопливной эмульсии с 5 10% воды происходит разрушение коксовых отложений в распылителе форсунки в результате пароструйной эррозии, возникающей при испарении капель воды. Процесс раскоксовывания длится 10 30 мин. A known installation for non-motorized cleaning of atomizer nozzles by periodic operation of a diesel engine on diesel fuel with water additive (water-fuel emulsions) [1] The installation contains an ultrasonic or mechanical device for the preparation of diesel fuel with water additive (water-fuel emulsion), as well as a pump with fuel lines and taps for filing a water-fuel emulsion at the entrance to the high-pressure fuel pump (TNVD). During the operation of a diesel engine on a water-fuel emulsion with 5 10% water, coke deposits are destroyed in the nozzle atomizer as a result of steam-jet erosion that occurs when water droplets evaporate. The process of coking lasts 10 30 minutes

Недостатком данной установки является ее сложность, заключающаяся в необходимости автономного устройства для приготовления водотопливной эмульсии, емкости для хранения эмульсии и насоса с топливопроводами для подачи ее в ТНВД. Недостаток установки заключается также в том, что вследствие попадания воды в линию низкого давления ТНВД существенно снижается ее безотказность как вследствие коррозии прецизионных соединений, так и вследствие образования частиц льда при низких температурах в прецизионных соединениях топливного насоса. The disadvantage of this installation is its complexity, which consists in the need for an autonomous device for preparing a water-fuel emulsion, a container for storing the emulsion and a pump with fuel lines for supplying it to the high-pressure fuel pump. The disadvantage of the installation is also that due to the ingress of water into the low pressure line of the high-pressure fuel pump, its reliability is significantly reduced both due to corrosion of precision joints and the formation of ice particles at low temperatures in precision joints of a fuel pump.

В качестве прототипа выбрана установка для определения цетанового числа топлива с добавителями и присадками [2] Установка содержит одноцилиндровый дизель с регулируемой системой подачи топлив с присадками или добавителями, причем дизельное топливо или альфа-метилнафталин подается с помощью подкачивающего насоса через линию низкого давления в ТНВД, а цетан или присадка (добавитель) из емкостей подается через топливопровод низкого давления (дополнительный канал), регулируемый дроссель и обратный клапан в линию высокого давления. Присадка подается в линию высокого давления вследствие того, что после подачи топлива насосом высокого давления нагнетательный клапан ТНВД опускается и своим разгрузочным пояском создает волну разрежения, которая способствует открытию обратного клапана, и присадка подается под действием перепада давлений: атмосферное давление разрежение в линии высокого давления. Измеряется расход присадки по мерному стеклу на емкости. The installation for determining the cetane number of fuel with additives and additives was selected as a prototype [2] The installation contains a single-cylinder diesel engine with an adjustable fuel supply system with additives or additives, moreover, diesel fuel or alpha-methylnaphthalene is supplied via a booster pump through a low pressure line to the high-pressure fuel pump, and cetane or additive (additive) from the tanks is fed through a low pressure fuel line (additional channel), an adjustable throttle and a non-return valve to the high pressure line. The additive is supplied to the high pressure line due to the fact that after the fuel is pumped by the high pressure pump, the injection pump pressure valve lowers and creates a rarefaction wave with its discharge belt, which helps to open the non-return valve, and the additive is supplied under the action of a pressure differential: atmospheric pressure is a vacuum in the high pressure line. Measured consumption of the additive on the measuring glass on the tank.

Недостатком данной конструкции является ее недостаточная надежность, так как при изменении технического состояния топливной системы, а также при изменении режима работы величина и стабильность разрежения в линии высокого давления ТНВД часто не позволяет под действием атмосферного давления открыть обратный клапан и обеспечить подачу присадки. Кроме того, в случае подачи малых доз присадки произвести достаточно точный и своевременный замер расхода присадки по мерному стеклу на емкости невозможно. Важно отметить, что в случае раскоксовывания распылителей форсунок требуется подавать именно малые дозы присадки (0,3 -7 мл/мин). The disadvantage of this design is its lack of reliability, since when the technical condition of the fuel system changes, as well as when the operating mode changes, the size and stability of the vacuum in the high pressure fuel pump often do not allow the check valve to open under the influence of atmospheric pressure and ensure the supply of the additive. In addition, in the case of the filing of small doses of the additive, it is impossible to make a sufficiently accurate and timely measurement of the consumption of the additive on the measuring glass on the container. It is important to note that in the case of coking of spray nozzles, it is necessary to apply precisely small doses of the additive (0.3 -7 ml / min).

Задачей изобретения является повышение точности замера расхода присадки и повышение надежности и стабильности подачи присадки. The objective of the invention is to improve the accuracy of measuring the consumption of additives and increase the reliability and stability of the supply of additives.

Поставленные задачи достигаются тем, что вместо мерных стекол используются капельницы с жиклерами, позволяющие достаточно точно и быстро регистрировать расход присадки. Причем давление для стабильной и надежной подачи присадки создает подкачивающий насос, доукомплектованный демпфером, а разрежение в выполненную в линии высокого давления приставку, куда подается присадка, стабилизируется дополнительным клапаном, установленным между приставкой и топливопроводом высокого давления. The tasks are achieved by the fact that instead of measuring glasses, droppers with nozzles are used, which make it possible to accurately and quickly register the consumption of the additive. Moreover, the pressure for a stable and reliable additive supply is created by a booster pump, equipped with a damper, and the vacuum in the prefix made in the high-pressure line where the additive is supplied is stabilized by an additional valve installed between the prefix and the high-pressure fuel line.

На фиг. 1 показана схема устройства для раскоксовывания распылителей; на фиг. 2 капельница. In FIG. 1 shows a diagram of a device for coking sprayers; in FIG. 2 dropper.

Она содержит подкачивающий насос 1, размещенный на секционном плунжерном топливном насосе высокого давления (ТНВД) 2 с нагнетательным клапаном 3, снабженным разгрузочным пояском. Подкачивающий насос 1 соединен топливопроводом низкого давления 4 с демпфером 5, который заполнен воздухом в верхней своей части и дизельным топливом 6 в нижней. Устройство содержит резервуар 7 с дизельным топливом 6 в верхней части и водным раствором присадки 8 в нижней части. Распределитель 9 выполнен с капельницами 10, снабженными жиклерами 11. Число капельниц 10 равно числу секций ТНВД 2. Приставки 12 выполнены в виде корпусов с двумя входами 13 и 14 и выходом 15. Выходы 16 капельниц 10 соединены с управляемыми дросселями 17, которые в свою очередь соединены с расположенными перед входами 13 корпусов приставок 12 обратными клапанами 18. Устройство содержит также дополнительные клапаны 19 с жиклерами 20, расположенными между выходами 15 корпусов приставок 12 и топливопроводами высокого давления 21. Диаметр жиклера 20 в дополнительном клапане 19 равен 0,15 0,25 диаметра топливопровода высокого давления 21. Объем воздуха в демпфере 5 не менее 550 объемов цикловой подачи подкачивающего насоса 1, а диаметр жиклера 11 в капельнице 10 равен 0,12 -0,22 диаметра плунжера ТНВД. It contains a booster pump 1 located on a sectional plunger high pressure fuel pump (TNVD) 2 with a discharge valve 3 provided with an unloading girdle. The booster pump 1 is connected by a low pressure fuel line 4 to a damper 5, which is filled with air in its upper part and diesel fuel 6 in the lower. The device comprises a tank 7 with diesel fuel 6 in the upper part and an aqueous solution of additive 8 in the lower part. The dispenser 9 is made with droppers 10 provided with jets 11. The number of droppers 10 is equal to the number of sections of the injection pump 2. Prefixes 12 are made in the form of housings with two inputs 13 and 14 and output 15. The outputs 16 of the droppers 10 are connected to controlled chokes 17, which in turn connected to non-return valves 18 located in front of the inlets 13 of the attachment 12 casings. The device also contains additional valves 19 with nozzles 20 located between the exits 15 of the attachment 12 casings and high-pressure fuel pipes 21. The diameter of the nozzle 20 is additional valve 19 is 0.15 0.25 of the diameter of the high pressure fuel line 21. The volume of air in the damper 5 is at least 550 volumes of the cyclic feed of the booster pump 1, and the diameter of the nozzle 11 in the dropper 10 is 0.12 -0.22 of the diameter of the injection pump plunger.

Устройство работает следующим образом. Подкачивающий насос 1 подает дизельное топливо в демпфер 5. Воздух, находящийся в демпфере 5, позволяет сгладить колебания давления топлива, создаваемые подкачивающим насосом 1. Из демпфера 5 дизельное топливо 6 подается в верхнюю часть резервуара 7, в нижней части которого находится водный раствор присадки 8, причем вследствие большой разности плотностей они практически не перемешиваются. Присадка 8 из резервуара 7 вытесняется под давлением дизельного топлива 6 через распределитель 9 в капельницы 10, причем число капельниц 10 равно числу секций ТНВД 2. Каждая капельница 10 с помощью встроенного жиклера 11 позволяет быстро и достаточно точно определить расход присадки и при необходимости отрегулировать этот расход дросселем 17. The device operates as follows. The booster pump 1 delivers diesel fuel to the damper 5. The air in the damper 5 allows you to smooth out the fluctuations in the fuel pressure created by the booster pump 1. From the damper 5, diesel 6 is supplied to the upper part of the tank 7, in the lower part of which there is an aqueous solution of additive 8 and, due to the large difference in densities, they practically do not mix. Additive 8 from reservoir 7 is displaced under pressure of diesel fuel 6 through dispenser 9 into droppers 10, and the number of droppers 10 is equal to the number of sections of injection pump 2. Each dropper 10 using the built-in nozzle 11 allows you to quickly and accurately determine the flow rate of the additive and, if necessary, adjust this flow rate throttle 17.

В период нагнетания ТНВД 2 топливо, подаваемое под большим давлением, закрывает обратный клапан 18, открывает дополнительный клапан 19 и поступает в топливопровод высокого давления 21 и затем в распылитель форсунки. В период отсечки нагнетательный клапан 3 закрывается и своим разгрузочным пояском создает разрежение в приставке 12. Под действием волны разрежения дополнительный клапан 19 опускается на нижний упор и поступление топлива из топливопровода высокого давления 21 ограничивается жиклером 20, выполненным в дополнительном клапане 19, что позволяет стабилизировать и увеличить разрежение в приставке 12 после отсечки. Во время и после отсечки перепад давлений, создаваемый, с одной стороны, сглаженным демпфером давлением подкачивающего насоса 1 и с другой разрежением в приставке 12, открывает обратный клапан 16 и обеспечивает подачу присадки в линию высокого давления ТНВД 2 и, следовательно, в распылитель форсунки. During injection pump 2, the fuel supplied under high pressure closes the check valve 18, opens the additional valve 19 and enters the high pressure pipe 21 and then into the nozzle atomizer. During the cut-off period, the discharge valve 3 closes and creates a vacuum in the attachment 12 with its discharge belt. Under the action of the rarefaction wave, the additional valve 19 is lowered to the lower stop and the flow of fuel from the high-pressure fuel pipe 21 is limited by the nozzle 20 made in the additional valve 19, which makes it possible to stabilize and increase the vacuum in the prefix 12 after the cut-off. During and after the cut-off, the pressure difference created, on the one hand, by the pressure damper of the booster pump 1 and the other vacuum in the prefix 12, opens the check valve 16 and provides the additive in the high-pressure pump 2 and, therefore, in the nozzle atomizer.

Пределы изменения диаметра жиклера 11 капельницы 10 определяли экспериментально при работе топливной системы на основных режимах раскоксовывания максимальных оборотах холостого хода, причем объемная доля присадки составляла 10 20% Верхний предел диаметра жиклера 11 определяли из условия стабильного и качественного образования капель в капельнице 10, чтобы исключить возможность перехода капельного потока в капельно-струйный. Нижний предел диаметра жиклера 11 определялся максимально допустимым временем замера (20 с из условия своевременного подрегулирования равномерности подачи присадки по секциям в начальный период работы на дизеле). Минимальное количество воздуха в демпфере 5 определялось экспериментально из условия такого качества сглаживания импульсов давления топлива, создаваемых подкачивающим насосом 1, которое обеспечивало равномерный (по времени) расход капель в капельнице 10. Пределы изменения диаметра жиклера 20 дополнительного клапана 19 определялись экспериментально и с помощью гидродинамического расчета на ЭВМ. Верхний предел определялся эффективностью влияния дополнительного клапана 19 на стабилизацию и величину разрежения в приставке 12. Нижний по исключению возможности дополнительного впрыскивания топлива (подвпрыскивания), которое появляется при малых диаметрах жиклера 20. The limits of the diameter change of the nozzle 11 of the dropper 10 were determined experimentally when the fuel system was operating at the main coking conditions of maximum idle speed, and the volume fraction of the additive was 10 20%. The upper limit of the diameter of the nozzle 11 was determined from the condition of stable and high-quality droplet formation in the dropper 10 to exclude the possibility transition of a droplet stream to a drip-jet. The lower diameter limit of the nozzle 11 was determined by the maximum allowable measurement time (20 s from the condition of timely adjustment of the uniformity of the additive supply in sections during the initial period of operation on a diesel engine). The minimum amount of air in the damper 5 was determined experimentally from the condition of smoothing the fuel pressure pulses created by the booster pump 1, which ensured a uniform (in time) flow rate of droplets in the dropper 10. The diameter of the nozzle 20 of the additional valve 19 was determined experimentally and using hydrodynamic calculation on the computer. The upper limit was determined by the effectiveness of the influence of the additional valve 19 on stabilization and the amount of vacuum in the prefix 12. The lower limit excludes the possibility of additional fuel injection (injection), which appears with small diameters of the nozzle 20.

Таким образом использование в устройстве капельниц 10 с подобранными в соответствии с заданным расходом присадки жиклерами 11 позволяет достаточно точно и быстро определить расход присадки и при необходимости отрегулировать его управляемым дросселем 17. Стабильный перепад давлений, создаваемый сглаженным демпфером 5 давлением подкачивающего насоса 1, с одной стороны, и разрежением в приставке 12, стабилизированным и увеличенным дополнительным клапаном 19 с другой, обеспечивает надежную и стабильную подачу присадки. Thus, the use of droppers 10 in the device with the nozzles 11 selected in accordance with the given additive flow rate makes it possible to accurately and quickly determine the additive flow rate and, if necessary, adjust it with a controlled throttle 17. The stable pressure difference created by the smoothed damper 5 by the pressure of the booster pump 1, on the one hand , and a vacuum in the prefix 12, a stabilized and enlarged additional valve 19 on the other hand, provides a reliable and stable supply of the additive.

Claims

A device for decoking nozzle nozzles containing a booster pump, a high-pressure sectional plunger pump, high and low pressure fuel lines, adjustable throttles, check valves, characterized in that it is equipped with a damper located after the booster pump and in front of the reservoir with the aqueous additive and fuel, a distributor with droppers made with jets, the number of which is equal to the number of sections of the high-pressure fuel pump, with attachments located on each section and a high-pressure fuel pump and made in the form of housings with two inlets and outlets, and the dropper exits through controlled throttles and check valves are connected to the inputs of the set-top boxes, and between the output of each set-top box and the high pressure fuel pipe there is an additional valve with a nozzle, the diameter of the latter is 0.15 0.25 diameters of the high pressure fuel line, and the air volume in the damper is not less than 550 volumes of the cyclic fuel supply of the booster pump, and the diameter of the nozzle in the dropper is 0.12 - 0.22 diameters of the plunger of the high pressure pump.