RU2183001C2

RU2183001C2 - Fuel-injection nozzle

Info

Publication number: RU2183001C2
Application number: RU2000110467A
Authority: RU
Inventors: И.А. Потапенко; М.В. Лепетухин
Original assignee: Кубанский государственный аграрный университет
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2002-05-27

Abstract

FIELD: means of fuel feed and atomization. SUBSTANCE: the nozzle has a branch pipe that feeds fuel to the atomizer, and a vibration system, which is made in the form of a magneto-impulse device consisting of a winding located on the outer side of the branch pipe and connected to an electric pulse generator. When the pulse generator is switched on and current of a large amplitude passes in the winding, a high-power pulse of a magnetic field is produced around it, which induces in the branch pipe an eddy current pulse, whose magnetic field acts toward the external magnetic field set up by the winding. As a result of interaction of the magnetic fields, electromagnetic forces arise that are directed perpendicularly to the vector of magnetic induction, i. e. a pressure on the branch pipe surface is produced that is transferred to the fuel in it. EFFECT: enhanced efficiency of atomization and simplified construction, as well as expanded functional potentialities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам подачи и распыления топлива, в частности топочного мазута, дизельного и т.д., перед сжиганием. The invention relates to means for supplying and spraying fuel, in particular heating oil, diesel, etc., before burning.

Известна ультразвуковая форсунка, служащая для распыления жидкого топлива (например, см. а.с. 901733, М. кл. F 23 D 11/34, 1984 г.). Known ultrasonic nozzle, which is used to spray liquid fuel (for example, see and.with. 901733, M. CL F 23 D 11/34, 1984).

Ультразвуковая форсунка снабжена распределительной решеткой с наклоненными к центральной оси отверстиями, установленными в выходном участке центральной трубы на входе в резонаторную камеру. The ultrasonic nozzle is equipped with a distribution grid with openings inclined to the central axis and installed in the outlet section of the central pipe at the entrance to the resonator chamber.

Недостатком известной форсунки является конструктивная сложность изготовления и невысокая амплитуда возбуждаемых колебаний (порядка 0,03...0,09 мм), что не позволяет получить оптимальные режимы обработки топлива. A disadvantage of the known nozzle is the structural complexity of manufacture and the low amplitude of the excited vibrations (of the order of 0.03 ... 0.09 mm), which does not allow to obtain optimal fuel processing modes.

Известна также "Пневматическая форсунка" (а.с. 205195, М. кл. F 23 D 11/38, 1985 г.), которая снабжена патрубком для подачи воздуха в соосно размещенной в нем питательной трубкой с центральным стержнем. Also known is the "Pneumatic nozzle" (as.with. 205195, M. class. F 23 D 11/38, 1985), which is equipped with a pipe for supplying air in a coaxially placed feed tube with a Central rod.

Устройство предназначено для предупреждения забивания сопла форсунки, однако не позволяет получить мелкодисперсную структуру топлива и незначительно улучшает процесс горения. The device is designed to prevent clogging of the nozzle nozzle, however, it does not allow to obtain a finely dispersed fuel structure and slightly improves the combustion process.

В качество прототипа выбрано а.с. 539206, М. кл. F 23 D 11/34, 1983 г. "Акустическая форсунка", содержащая корпус с патрубком для подвода топлива и распылитель с установленным на нем с возможностью осевого перемещения цилиндром, при этом резонатор выполнен в виде пружины. In the quality of the prototype selected A.S. 539206, M. cl. F 23 D 11/34, 1983 "Acoustic nozzle", comprising a housing with a nozzle for supplying fuel and a spray with a cylinder mounted on it with the possibility of axial movement, while the resonator is made in the form of a spring.

Известное изобретение имеет серьезные недостатки, заключающиеся в следующем. Первое - конструктивная сложность и невысокая надежность в работе. Второе - невозможность регулирования в широких пределах частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний в процессе работы, что в свою очередь не позволяет оперативно изменять режимы работы форсунки с целью установления оптимальных режимов горения. Кроме того, известное изобретение не позволяет существенно снизить выброс вредных веществ в атмосферу после сгорания жидкого топлива, в частности СО, СН и окислов азота. The known invention has serious disadvantages, which are as follows. The first is structural complexity and low reliability. The second is the impossibility of regulating, within wide limits, the frequency and amplitude of the excited oscillations during operation, which, in turn, does not allow you to quickly change the operating modes of the nozzle in order to establish optimal combustion modes. In addition, the known invention does not significantly reduce the emission of harmful substances into the atmosphere after combustion of liquid fuel, in particular CO, CH and nitrogen oxides.

Техническим решением задачи является повышение эффективности работы форсунки и упрощение конструкции за счет повышения частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний и расширения функциональных возможностей. The technical solution to the problem is to increase the efficiency of the nozzle and simplify the design by increasing the frequency and amplitude of the excited oscillations and expanding functionality.

Задача достигается тем, что в форсунке, предназначенной для распыления жидкого топлива, содержащей патрубок, подводящий топливо к распылителю, и установленную на нем вибрационную систему, согласно изобретению с внешней стороны патрубка размещена обмотка (индуктор), подключенная к генератору электрических импульсов. Это позволяет получить механические колебания более широкого спектра частот и амплитуд и использовать безынерционные (магнитострикционные) преобразования энергии электромагнитных колебаний в энергию упругих механических колебаний (см. Л. Попилов. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. Л., 1972 г., раздел - Магнитоимпульсная обработка). The task is achieved by the fact that in the nozzle intended for spraying liquid fuel containing a nozzle supplying fuel to the atomizer and a vibration system mounted on it, according to the invention, a winding (inductor) is placed on the outside of the nozzle connected to an electric pulse generator. This allows one to obtain mechanical vibrations of a wider spectrum of frequencies and amplitudes and to use inertialess (magnetostrictive) transformations of the energy of electromagnetic waves into the energy of elastic mechanical waves (see L. Popilov. Handbook of electrical and ultrasonic methods of processing materials. L., 1972, section - Magnetic pulse processing).

На чертеже представлена схема форсунки. The drawing shows a nozzle diagram.

Жидкое топливо по патрубку 1 поступает в распылитель 2 и далее в камеру сгорания. С внешней стороны патрубка 1 размещена обмотка 3, подключенная к генератору электрических импульсов 4. Liquid fuel through the pipe 1 enters the atomizer 2 and then into the combustion chamber. On the outside of the pipe 1 there is a winding 3 connected to an electric pulse generator 4.

Форсунка работает следующим образом. The nozzle works as follows.

При включении генератора электрических импульсов 4 и прохождению импульса тока большой амплитуды по обмотке (индуктору) 3 вокруг нее создается мощный импульс напряженности магнитного поля, энергия которого пропорциональна индуктивности и квадрату тока в ней:
W=LI²/2
Это магнитное поле индуцирует в патрубке 1 соответствующий импульс вихревого тока, магнитное поле которого действует навстречу внешнему магнитному полю, создаваемому обмоткой (индуктором) 3. Результатом взаимодействия магнитных полей которого является возникновение электромагнитных сил, направление которых определяется по правилу левой руки (правило Ленца) - перпендикулярны векторам магнитной индукции В и тока I - т.е. создается давление на поверхность патрубка. Это давление может достигать при сильных магнитных полях многих сотен кГ на квадратный сантиметр поверхности патрубка, вследствие чего в нем возникают механические колебания, которые и передаются по патрубку 1 на распылитель 2, что позволяет создать более мелкодисперсную структуру топлива, предупреждать засорение распылителя форсунки и подбирать оптимальные режимы работы, при которых эффективность сгорания топлива будет максимальной как с точки зрения уменьшения выбросов СО, СН, окислов азота, так и повышения удельной теплоты сгорания используемого жидкого топлива. Изменяя величину силы тока импульса и частоту следования импульсов, можно в широких пределах менять частоту и амплитуду возбуждаемых колебаний в патрубке и распылителе форсунки и, следовательно, подбирать оптимальные режимы обработки топлива.When the electric pulse generator 4 is turned on and a large-amplitude current pulse passes through the winding (inductor) 3, a powerful magnetic field intensity pulse is generated around it, the energy of which is proportional to the inductance and the square of the current in it:
W = LI ^2/2
This magnetic field induces a corresponding eddy current pulse in nozzle 1, the magnetic field of which acts towards the external magnetic field created by the winding (inductor) 3. The result of the interaction of the magnetic fields is the appearance of electromagnetic forces, the direction of which is determined by the rule of the left hand (Lenz rule) - perpendicular to the magnetic induction vectors B and current I - i.e. creates pressure on the surface of the pipe. At strong magnetic fields, this pressure can reach many hundreds of kilograms per square centimeter of the nozzle surface, as a result of which mechanical vibrations occur, which are transmitted through the nozzle 1 to the atomizer 2, which allows you to create a finer-dispersed fuel structure, prevent nozzle clogging and select the optimal nozzle operating modes in which the efficiency of fuel combustion will be maximum both in terms of reducing emissions of CO, CH, nitrogen oxides, and increasing the specific heat of combustion liquid fuel used. By varying the magnitude of the pulse current and the pulse repetition rate, it is possible to widely vary the frequency and amplitude of the excited oscillations in the nozzle nozzle and nozzle and, therefore, select the optimal fuel processing modes.

Claims

An injector containing a nozzle supplying fuel to the atomizer and a vibration system mounted on it, characterized in that a winding connected to an electric pulse generator is placed on the outside of the nozzle.