RU2235248C1

RU2235248C1 - Centrifugal injector

Info

Publication number: RU2235248C1
Application number: RU2003121580/06A
Authority: RU
Inventors: В.К. Тучков (RU); В.К. Тучков; А.Д. Пинтюшенко (RU); А.Д. Пинтюшенко; Л.Е. Герцман (RU); Л.Е. Герцман; нина Г.С. Ол (RU); Г.С. Олянина
Original assignee: Военный инженерно-технический университет
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2004-08-27
Also published as: RU2003121580A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention can be used for atomizing viscous inflammable fluids in boiler furnaces. Proposed centrifugal injector has body with nozzle and vortex chamber. Nozzle disk adjoining the chamber is fastened to tubular body by means of pressure nut. Outlet tube is connected to vortex chamber from opposite side. Injector is additionally provided with liquid fuel feed pipe with nozzle, and branch pipe. Axis of branch pipe is located at level of outlet hole of nozzle, and part of injector limited by pressure nut is located in boiler arch.

EFFECT: improved efficiency of atomizing of liquid fuel and its homogenization owing to use of heat energy of torch cone and collision of liquid fuel jets.

2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для распыливания вязких горючих жидкостей в топках котлов.The invention relates to energy and can be used for spraying viscous combustible liquids in boiler furnaces.

Известны форсунки (патент Германии №198956, 1905 г.), содержащие корпус с соплом и камерой закручивания, торцевая стенка которой, расположенная напротив сопла, имеет углубление.Known nozzles (German patent No. 198956, 1905) containing a housing with a nozzle and a swirling chamber, the end wall of which, located opposite the nozzle, has a recess.

Недостатками таких форсунок являются невозможность обеспечения достаточной степени дисперсности горючей жидкости и необходимость высокого давления жидкого топлива для обеспечения нормальной работы.The disadvantages of such nozzles are the inability to provide a sufficient degree of dispersion of a combustible liquid and the need for a high pressure of liquid fuel to ensure normal operation.

Известна центробежная форсунка (а.с. СССР №663965, F 23 D 11/04, 1974 г.) - ближайший аналог, содержащая корпус с соплом и камерой закручивания, торцовая стенка которой, расположенная напротив сопла, имеет углубление, выполненное конусным с углом при вершине, равным 140-170°.Known centrifugal nozzle (AS USSR No. 663965, F 23 D 11/04, 1974) - the closest analogue containing a housing with a nozzle and a swirl chamber, the end wall of which, located opposite the nozzle, has a recess made conical with an angle at apex equal to 140-170 °.

Недостатком такой форсунки является невозможность обеспечения эффективного распыливания и гомогенизации жидкого топлива за счет использования тепловой энергии струй жидкого топлива.The disadvantage of this nozzle is the inability to ensure effective atomization and homogenization of liquid fuel through the use of thermal energy of the jets of liquid fuel.

Целью заявляемого изобретения является создание центробежной форсунки, обеспечивающей эффективное распыливание жидкого топлива и его гомогенизацию за счет использования тепловой энергии факела и соударения струй жидкого топлива. Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции используется примыкающий к камере закручивания сопловый диск, который крепится к трубчатому корпусу форсунки с помощью прижимной гайки, с противоположной стороны к камере закручивания присоединена отводная труба, а к корпусу форсунки присоединена сообщающаяся с его внутренней полостью труба подачи жидкого топлива, снабженная соплом, выполняющим роль струйного насоса, на уровне которого к трубе подачи топлива присоединен патрубок, соединяющий эту трубу с отводной трубой, при этом ось патрубка расположена примерно на уровне выходного отверстия сопла. При этом часть форсунки, ограниченная прижимной гайкой, располагается в амбразуре топки котла.The aim of the invention is the creation of a centrifugal nozzle that provides effective atomization of liquid fuel and its homogenization through the use of thermal energy of the torch and the impact of the jets of liquid fuel. This goal is achieved due to the fact that the proposed design uses a nozzle disk adjacent to the swirl chamber, which is attached to the nozzle tubular body with a clamping nut, an outlet pipe is connected to the swirl chamber on the opposite side, and a communicating cavity is connected to the nozzle body a liquid fuel supply pipe equipped with a nozzle acting as a jet pump, at the level of which a pipe connecting the pipe to the outlet is connected to the fuel supply pipe second tube, wherein the sleeve axis is located approximately at the level of the outlet nozzle. At the same time, the part of the nozzle, limited by the clamping nut, is located in the embrasure of the boiler furnace.

Анализ аналогов показал, что такая конструкция центробежной форсунки является новой, она позволяет осуществлять эффективное распыливание топлива соплом, а крепление соплового диска к корпусу прижимной гайкой позволяет избежать тепловой деформации последней (при расположении ее в амбразуре топки) за счет ее охлаждения поступающим в полость корпуса топливом и, таким образом, предотвращает нарушение герметичности резьбового соединения гайки с корпусом, несмотря на то, что часть форсунки (вместе с прижимной гайкой) располагается в амбразуре топки, за счет этого происходит дополнительный интенсивный нагрев части топлива, кроме того, при работе форсунки часть топлива поступает из камеры закручивателя в сопло, а другая честь топлива за счет работы сопла, выполняющего роль струйного насоса, расположенного в трубе подачи топлива и наличия патрубка, соединяющего эту трубу с отводной трубой, возвращается (подсасывается) в трубу подачи топлива, где происходит его смешивание с подающимся топливом, дополнительный подогрев этой смеси и его гомогенизация за счет соударения струй топлива, таким образом, происходит рециркуляция части хорошо прогретого гомогенизированного топлива.The analysis of analogues showed that this design of the centrifugal nozzle is new, it allows efficient atomization of the fuel by the nozzle, and the attachment of the nozzle disk to the housing with a clamping nut avoids thermal deformation of the latter (when it is located in the embrasure of the furnace) due to its cooling by the fuel entering the cavity of the housing and, thus, prevents the tightness of the threaded connection of the nut with the housing, despite the fact that part of the nozzle (together with the clamping nut) is located in the ambras refining, due to this, an additional intensive heating of part of the fuel takes place, in addition, during the operation of the nozzle, part of the fuel enters from the swirl chamber into the nozzle, and the other honor of the fuel is due to the work of the nozzle, which acts as a jet pump located in the fuel supply pipe and the presence of a nozzle connecting this pipe to the exhaust pipe returns (sucked) into the fuel supply pipe, where it is mixed with the supplied fuel, additional heating of this mixture and its homogenization due to the impact of the jets Lib thus recirculated part of a well homogenised heated fuel.

Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью приведенных выше признаков, дающих положительных эффект, и обладает признаками соответствия критерию “изобретательский уровень”.Thus, the claimed technical solution is characterized by a new combination of the above features that give a positive effect, and has signs of compliance with the criterion of "inventive step".

На фиг.1 приведена предлагаемая центробежная форсунка; на фиг.2 - разрез по А-А.Figure 1 shows the proposed centrifugal nozzle; figure 2 is a section along aa.

Центробежная форсунка содержит трубчатый корпус 1, в полости 2 которого размещена камера закручивания 3 с тангенциальными каналами 4, к которой примыкает сопловый диск 5, крепящийся к корпусу 1 прижимной гайкой 6. К камере закручивания 3 со стороны, противоположной сопловому диску 5, примыкает отводная труба 7. К корпусу 1 присоединена труба подачи топлива 8, сообщающаяся с полостью 2; внутри трубы 8 закреплено сопло 9, выполняющее роль струйного насоса. Труба подачи топлива 8 соединена патрубком 10 с отводной трубой 7, причем ось патрубка 10 в месте присоединения к трубе 8 расположена примерно на уровне выходного отверстия сопла 9. Часть форсунки, содержащая прижимную гайку 6, располагается в амбразуре 11 топки.The centrifugal nozzle contains a tubular body 1, in the cavity 2 of which there is a swirl chamber 3 with tangential channels 4, which is adjacent to the nozzle disk 5, which is attached to the housing 1 by a clamping nut 6. The outlet pipe is adjacent to the swirl chamber 3 from the side opposite to the nozzle disk 5 7. A fuel supply pipe 8 connected to the cavity 2 is connected to the housing 1; inside the pipe 8, a nozzle 9 is fixed, acting as a jet pump. The fuel supply pipe 8 is connected by a pipe 10 to a discharge pipe 7, and the axis of the pipe 10 at the point of connection to the pipe 8 is located approximately at the level of the outlet of the nozzle 9. A part of the nozzle containing the compression nut 6 is located in the embrasure 11 of the furnace.

Центробежная форсунка работает следующим образом. Из трубы 8 подогретое в мазутонасосной (не показана) топливо под давлением подается в полость 2 корпуса 1, где оно дополнительно интенсивно нагревается в той части форсунки, которая находится в амбразуре 11 котла, откуда часть топлива попадает в камеру закручивания 3, где благодаря тангенциальному подводу через каналы 4 жидкое топливо приобретает вращательное движение и в камере 3 формируется естественный вихрь. Часть жидкого топлива поступает из камеры 3 в сопло 5, откуда эффективно распыливается в топку, что подтверждается данными “Справочника по пыле- и золоулавливанию” (Энергоатомиздат, 1983, стр.136-138), из которого следует, что распыливание топлива форсункой зависит от соотношения расхода на вход в камеру закручивания к расходу топлива, поступающего в топку. При увеличении этого соотношения обеспечивается более мелкое дисперсное распыливание, улучшающее горение топлива. Часть топлива за счет подсасывания из патрубка 10 за счет работы сопла 9, возвращается в трубу подачи топлива 8 из отводной трубы 7, при этом топливо дополнительно подогретое, поступающее из трубы 7, подмешивается к топливу, поступающему из сопла 9, где осуществляется его гомогенизация за счет соударения потоков топлива. Таким образом, происходит частичная рециркуляция части хорошо прогретого гомогенизированного топлива. Охлаждение прижимной гайки топливом, поступающим в корпус форсунки, предотвращает возникновение тепловых деформаций, а следовательно, и нарушение герметичности резьбового соединения.The centrifugal nozzle operates as follows. From the pipe 8, the fuel heated in the oil pump (not shown) under pressure is supplied to the cavity 2 of the housing 1, where it is additionally intensively heated in that part of the nozzle that is located in the embrasure 11 of the boiler, from where part of the fuel enters the swirl chamber 3, where, thanks to the tangential supply through the channels 4, the liquid fuel acquires a rotational motion and a natural vortex is formed in the chamber 3. Part of the liquid fuel enters from the chamber 3 into the nozzle 5, from where it is efficiently sprayed into the furnace, which is confirmed by the data of the “Manual on dust and ash collection” (Energoatomizdat, 1983, pp. 136-138), from which it follows that atomization of the fuel by the nozzle depends on the ratio of the flow rate at the entrance to the swirling chamber to the flow rate of fuel entering the furnace. By increasing this ratio, finer dispersed atomization is provided, which improves fuel combustion. Part of the fuel due to suction from the pipe 10 due to the operation of the nozzle 9, is returned to the fuel supply pipe 8 from the exhaust pipe 7, while the fuel additionally heated coming from the pipe 7 is mixed with the fuel coming from the nozzle 9, where it is homogenized for account of the collision of fuel flows. Thus, partial recirculation of part of a well-heated homogenized fuel occurs. The cooling of the clamping nut by the fuel entering the nozzle body prevents the occurrence of thermal deformations and, consequently, the violation of the tightness of the threaded connection.

Заявляемая центробежная форсунка является промышленно применимой, т.к. включает в себя реально осуществимые элементы, изготовление и монтаж которых не вызывает затруднений.The inventive centrifugal nozzle is industrially applicable, because includes feasible elements, the manufacture and installation of which is not difficult.

Предлагаемая центробежная форсунка по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществить эффективное распыливание и гомогенизацию жидкого топлива, что приводит к его более полному сгоранию.The proposed centrifugal nozzle according to the operating principle provided by the new set of essential features, allows for efficient atomization and homogenization of liquid fuel, which leads to its more complete combustion.

Claims

A centrifugal nozzle comprising a housing with a nozzle and a swirl chamber, characterized in that the nozzle disk adjacent to the swirl chamber is fastened to the tubular body by means of a clamping nut, an outlet pipe is connected to the swirl chamber on the opposite side, and a nozzle communicating with its internal cavity is connected a liquid fuel supply pipe equipped with a nozzle acting as a jet pump, at the level of which a pipe connecting the pipe to the exhaust pipe is connected to the fuel supply pipe, the axis of the nozzle at the point of attachment to the fuel supply pipe is located approximately at the level of the outlet of the nozzle, which acts as a jet pump, while the part of the nozzle bounded by the clamping nut is located in the embrasure of the boiler.