RU2429411C2 - Method of liquid fuel spraying with centrifugal atomiser (versions), centrifugal atomiser (versions), and liquid-fuel burner - Google Patents
Method of liquid fuel spraying with centrifugal atomiser (versions), centrifugal atomiser (versions), and liquid-fuel burner Download PDFInfo
- Publication number
- RU2429411C2 RU2429411C2 RU2008146136/06A RU2008146136A RU2429411C2 RU 2429411 C2 RU2429411 C2 RU 2429411C2 RU 2008146136/06 A RU2008146136/06 A RU 2008146136/06A RU 2008146136 A RU2008146136 A RU 2008146136A RU 2429411 C2 RU2429411 C2 RU 2429411C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- fuel
- chamber
- channels
- swirling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые технические решения относятся к области теплоэнергетики, в частности к котельным установкам, и наиболее эффективно могут быть использованы в различных отраслях промышленности, имеющих потребность в тепловой энергии, например в коммунальном хозяйстве для комплектации отопительных установок жилых зданий и производственных помещений.The proposed technical solutions relate to the field of heat power engineering, in particular to boiler plants, and can be most effectively used in various industries with a need for thermal energy, for example, in public utilities to complete heating installations of residential buildings and industrial premises.
Известны газомазутные горелки типа ГМГм [Газомазутные горелки типа ГМГм, завод «Ильмане», Таллин, 1979 г.]. Газомазутная горелка указанного типа состоит из газовоздушной части, паромеханической форсунки, лопаточного завихрителя вторичного воздуха, лопаточного завихрителя первичного воздуха, монтажной плиты.Known gas-oil burners type GMGm [Gas-oil burners type GMGm, factory Ilmane, Tallinn, 1979]. A gas-oil burner of the indicated type consists of a gas-air part, a steam-mechanical nozzle, a scapular secondary air swirl, a scapular primary air swirl, and a mounting plate.
Распыление жидкого топлива в горелках ГМГм осуществляется паромеханической форсункой. Форсунка состоит из корпуса, ствола, парового штуцера, оси, скобы, зажимного винта. Корпус соединяет паровую и топливную (ствол) трубы и имеет каналы для подачи в трубы пара и жидкого топлива. Ствол служит для транспортировки жидкого топлива и пара к головке форсунки и представляет собой две концентрические трубы, задние концы которых соединены с корпусом-колодкой, а передний - с распыливающей головкой. По центральной трубе подается жидкое топливо, по наружной - пар на дополнительный распыл.The atomization of liquid fuel in the GMM burners is carried out by a steam-mechanical nozzle. The nozzle consists of a body, a barrel, a steam fitting, an axis, a bracket, a clamping screw. The housing connects the steam and fuel (barrel) pipes and has channels for supplying steam and liquid fuel to the pipes. The barrel is used to transport liquid fuel and steam to the nozzle head and consists of two concentric pipes, the rear ends of which are connected to the block body, and the front ends to the spray head. Liquid fuel is supplied through the central pipe, steam is supplied to the additional spray through the outer pipe.
Распыливающая головка - основной рабочий узел форсунки - состоит из накидной гайки, парового завихрителя, топливного завихрителя, прокладки, распределительной шайбы, втулки. Головка форсунки устанавливается в устье лопаточного завихрителя первичного воздуха. Топливо по внутренней трубе и втулке подводится через распределительную шайбу в кольцевой канал топливного завихрителя и далее по тангенциальным каналам попадает в камеру завихрения (закручивания), приобретая вращательно-поступательное движение, после чего направляется через сопло на распыление.The spray head - the main nozzle assembly - consists of a union nut, a steam swirl, a fuel swirl, a gasket, a distribution washer, and a sleeve. The nozzle head is installed at the mouth of the scapular swirl of primary air. Fuel is supplied through the distribution pipe to the annular channel of the fuel swirler through the inner tube and sleeve and then through the tangential channels it enters the swirl (twisting) chamber, acquiring rotational-translational motion, after which it is directed through the nozzle for spraying.
Для увеличения диапазона регулирования форсунки применяется паровой завихритель, примыкающий к топливному завихрителю. Пар по наружной трубе и щелям между накидной гайкой и втулкой подходит к каналам парового завихрителя и, выходя закрученным потоком через сопло, принимает участие в процессе распыления топлива.To increase the nozzle adjustment range, a steam swirl is used adjacent to the fuel swirl. Steam through the outer pipe and the slots between the union nut and the sleeve approaches the channels of the steam swirl and, leaving a swirling stream through the nozzle, takes part in the process of spraying fuel.
Рабочие детали головки уплотняются натягом накидной гайкой за счет притирки прилегающих поверхностей деталей и прокладки. Накидная гайка предназначена для стягивания основных деталей головки между собой.The working parts of the head are sealed by an interference fit with a union nut due to lapping of the adjacent surfaces of the parts and gaskets. The union nut is designed to tighten the main parts of the head together.
Топливный завихритель вместе с распределительной шайбой и втулкой образуют топливную ступень форсунки, распыливающую и формирующую топливо. Она имеет кольцевую камеру, три тангенциальные канала, центральную завихрительную камеру и сопловое отверстие. Распределительная шайба - деталь, которая замыкает топливную трубу с втулкой. В теле распределительной шайбы имеется ряд отверстий, которые предназначены для равномерного подвода жидкого топлива в кольцевую камеру топливного завихрителя. Рабочей поверхностью распределительной шайбы является плоскость, к которой примыкает топливный завихритель. Плотность между этими деталями достигается только за счет соответствующей обработки прилегающих плоскостей, а их долговечность - за счет термообработки стали марки ХВЧ.The fuel swirl together with the distribution washer and sleeve form the fuel stage of the nozzle, which atomizes and generates fuel. It has an annular chamber, three tangential channels, a central swirl chamber and a nozzle hole. A distribution washer is a part that closes the fuel pipe with a sleeve. There are a number of holes in the body of the distribution washer that are designed to evenly supply liquid fuel to the annular chamber of the fuel swirl. The working surface of the distribution washer is the plane adjacent to the fuel swirl. The density between these parts is achieved only by appropriate processing of the adjacent planes, and their durability is due to heat treatment of steel grade HVCh.
Газовоздушная часть горелки состоит из двухзонного воздухонаправляющего устройства с зонами первичного и вторичного воздуха и газораспределительной части. Зона первичного воздуха состоит из подводящей части и лопаточного завихрителя тангенциально-аксиального типа с прямыми лопатками, установленными под углом 60° и служит для подвода части воздуха (в виде закрученного потока) к основанию факела. Зона вторичного (основного) воздуха представляет собой колено с углом 90°, в концевой части которого находится лопаточный завихритель вторичного воздуха с прямыми лопатками, установленными под углом 45°. Между первичной и вторичной воздушными зонами расположена газораспределительная часть, основными рабочими элементами которой являются газовые насадки, предназначенные для распределения газа в первичном и вторичном воздушных потоках. Лопаточный завихритель вторичного воздуха состоит из наружного и внутреннего колец, между которыми под углом 45° приварены 12 прямых лопаток. Лопаточный завихритель первичного воздуха состоит из двух колец, между которыми под углом 60° приварены 16 прямых лопаток.The gas-air part of the burner consists of a dual-zone air guide with zones of primary and secondary air and gas distribution. The primary air zone consists of a supply part and a tangential-axial blade type swirl with straight blades installed at an angle of 60 ° and serves to supply part of the air (in the form of a swirling flow) to the base of the torch. The secondary (primary) air zone is a bend with an angle of 90 °, in the end of which there is a scapular swirl of secondary air with straight blades installed at an angle of 45 °. Between the primary and secondary air zones there is a gas distribution part, the main working elements of which are gas nozzles designed to distribute gas in the primary and secondary air flows. The scapula of the secondary air consists of the outer and inner rings, between which 12 straight blades are welded at an angle of 45 °. The primary air bladed swirl consists of two rings, between which 16 straight blades are welded at an angle of 60 °.
Недостатки горелок ГМГм заключаются в нестабильности процесса горения жидкого топлива и его низкой эффективности, связанных с тем, что форсунка, в частности его распыляющая головка состоит из большого числа сочленяемых деталей. В результате некачественного их изготовления ухудшается их притирка друг к другу, а с учетом последующего износа изменяются параметры деталей, что приводит к изменению динамических характеристик потоков топлива и нестабильности процесса распыления и горения топлива. И самое главное, гидродинамика потоков топлива в такой конструкции форсунки такова, что скорость, сообщаемая потокам топлива, недостаточна и не приводит к результативному распылению жидкого топлива. Для достижения эффективности распыления вынужденно применяется дополнительное распыление паром, для чего форсунка ГМГм дополнительно снабжена еще одной камерой, предназначенной для подачи пара, его распределения и закручивания.The disadvantages of the GMGM burners are the instability of the liquid fuel combustion process and its low efficiency, due to the fact that the nozzle, in particular its spray head, consists of a large number of articulated parts. As a result of their poor-quality manufacturing, their lapping to each other worsens, and taking into account the subsequent wear, the parameters of the parts change, which leads to a change in the dynamic characteristics of the fuel flows and the instability of the process of spraying and burning fuel. And most importantly, the hydrodynamics of the fuel flows in such a nozzle design is such that the speed imparted to the fuel flows is insufficient and does not lead to efficient spraying of liquid fuel. To achieve the efficiency of spraying, additional steam spraying is forcedly used, for which the GMM nozzle is additionally equipped with another chamber designed to supply steam, distribute it and twist it.
Другим недостатком известной конструкции горелки является ее сложность. Сама горелка и отдельные ее узлы - форсунка, распыляющая головка, воздухоподающая часть состоят из большого количества сочленяемых деталей. Для их изготовления требуются технологии высокого уровня, особенно для обеспечения чистоты поверхности притираемых друг к другу деталей. Горелка сложна как в изготовлении, так и в сборке и эксплуатации. Многочисленность сочленяемых деталей либо из-за плохой притирки их друг к другу, либо из-за необеспечения достаточной плотности при сборке вызывает постоянную засоряемость форсунки. По данным инструкции к горелкам ГМГм рекомендуется их чистка 1 раз в 4 дня, а это влечет за собой остановку котла, снижение производительности, повышение трудовых затрат при эксплуатации. Все это в конечном счете приводит к повышению капитальных и эксплуатационных вложений.Another disadvantage of the known design of the burner is its complexity. The burner itself and its individual components - nozzle, spray head, air supply part consist of a large number of articulated parts. Their manufacture requires high-level technologies, especially to ensure the cleanliness of the surface of the parts rubbed together. The burner is complex both in manufacturing and in assembly and operation. The multiplicity of articulated parts, either due to poor grinding them together, or due to the lack of sufficient density during assembly, causes a constant clogging of the nozzle. According to the instructions for the GMGM burners, it is recommended that they be cleaned once every 4 days, and this entails a shutdown of the boiler, reduced productivity, increased labor costs during operation. All this ultimately leads to an increase in capital and operational investments.
Известен способ повышения качества распыливания жидкого топлива центробежной форсункой (авт. свид. СССР №981755 «Форсунка», авт.Кожевников Н.И., заявитель - Куйбышевское СКБ «Нефтехимавтоматика», заявл. 23.12.80). Способ включает пропускание жидкого топлива через сопло с предварительным закручиванием потока в камере закручивания путем подвода к ней потоков топлива по тангенциально расположенным каналам в стенках камеры; при этом на пути движения потоков топлива по тангенциально расположенным каналам осуществляют их дополнительный динамический разгон - преобразование потенциальной энергии давления в кинетическую энергию потоков (в скоростное давление), для чего обеспечивают изменение сечения потоков топлива от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания, для чего тангенциально расположенные каналы выполняют переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания. Это позволяет увеличить скорость потоков топлива в камере закручивания и в последующем в сопле.A known method of improving the quality of atomization of liquid fuel by a centrifugal nozzle (ed. Certificate of the USSR No. 981755 "nozzle", aut.Kozhevnikov N.I., the applicant is Kuybyshevskoye SKB "Neftekhimavtomatika", application. 23.12.80). The method includes passing liquid fuel through a nozzle with preliminary twisting of the flow in the swirl chamber by supplying fuel flows to it through tangentially located channels in the chamber walls; at the same time, on the way of the flow of fuel flows along the tangentially located channels, they carry out their additional dynamic acceleration - the conversion of the potential pressure energy into kinetic energy of the flows (in high-speed pressure), for which they provide a change in the cross section of the fuel flows from larger to smaller in the direction of the entrance to the swirl chamber why the tangentially located channels perform a variable cross section from larger to smaller in the direction of the entrance to the twisting chamber. This allows you to increase the flow rate of fuel in the swirl chamber and subsequently in the nozzle.
Известны и другие источники информации (авт. свид. СССР №448908 «Центробежная форсунка», авт. Вильдма Л.Э. и др., заявитель - Таллиннский политехнический институт и завод «Ильмарине», заявл. 23.10.72 г.), в которых сообщается, что тангенциальные каналы в стенках камеры закручивания могут быть выполнены сужающимися по ходу потока топлива, что повышает качество распыливания.Other sources of information are also known (author's certificate of the USSR No. 448908 “Centrifugal nozzle”, author Vildma L.E. et al., The applicant is the Tallinn Polytechnic Institute and the “Ilmarine” plant, application form 23.10.72), in which reported that the tangential channels in the walls of the swirl chamber can be made tapering in the direction of the fuel flow, which improves the quality of spraying.
Известна форсунка для распыления жидкого топлива (Заявка на изобретение №2007112901 «Способ распыления жидкого топлива и устройство для его реализации», авт. Корнилов В.Н., заявл. 06.04.2007), содержащая цилиндрический корпус, размещенную в нем соосно камеру закручивания потока топлива в виде полого плоского цилиндра, с рабочей стороны соединенного с соплом, каналы подвода топлива к стенке корпуса, выполняющего роль завихрителя, расположенные тангенциально к камере закручивания, а также устройство, подающее топливо на распыление, прокладки, при этом тангенциально расположенные каналы подвода топлива в камеру закручивания в стенках корпуса выполнены переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания.Known nozzle for spraying liquid fuel (Application for invention No. 2007112901 "Method for spraying liquid fuel and a device for its implementation", auth. Kornilov V.N., application. 06.04.2007), containing a cylindrical body placed in it coaxially with the flow swirling chamber of fuel in the form of a hollow flat cylinder connected to the nozzle on the working side, fuel supply channels to the body wall, which acts as a swirler, located tangentially to the swirl chamber, as well as a device that supplies fuel for spraying, gaskets, at The tangentially located channels for supplying fuel to the swirl chamber in the housing walls are made of variable cross-section from larger to smaller in the direction to the entrance to the swirl chamber.
Данная конструкция форсунки и способ распыления жидкого топлива, на котором она основана, приняты автором за прототипы изобретений «Способ распыления жидкого топлива» и «Форсунка центробежная». Недостаток ее состоит в том, что конструкция подвода топлива к форсунке и каналов подведения топлива к камере завихривания не обеспечивают проталкивания топлива через каналы завихрителя. Это требует дополнительных устройств для нагрева топлива при его проталкивания через каналы завихрителя. Кроме того, не обеспечивается достаточный динамический напор потоков жидкого топлива и, как следствие, ухудшается его диспергирование и эффективность сжигания.This nozzle design and the liquid fuel atomization method on which it is based are accepted by the author as prototypes of the inventions “Liquid atomization method” and “Centrifugal atomizer”. Its disadvantage is that the design of the fuel supply to the nozzle and the fuel supply channels to the swirl chamber do not provide fuel pushing through the swirl channels. This requires additional devices for heating the fuel as it is pushed through the swirl channels. In addition, a sufficient dynamic pressure of the liquid fuel flows is not provided and, as a result, its dispersion and combustion efficiency deteriorate.
Известна газомазутная горелка (патент РФ №2053450 «Газомазутная горелка», автор-заявитель Кисляков В.В., заявл. 12.11.92 г.), содержащая воздухоподводящий цилиндрический корпус с установленной по его оси центробежной мазутной форсункой, центральный и периферийный кольцевые каналы соответственно первичного и вторичного воздуха с лопаточным завихрителем, кольцевой цилиндрический газовый коллектор с осевыми и радиальными газораспределительными отверстиями и полую цилиндрическую обечайку с тангенциальными патрубками для подачи вторичного воздуха в ее полость, подсоединенную к выходному срезу наружной цилиндрической поверхности газового коллектора, при этом тангенциальные патрубки установлены на боковой поверхности выходного участка обечайки так, что выходные отверстия их обращены навстречу потоку вторичного воздуха.Known gas-oil burner (RF patent No. 2053450 "Gas-oil burner", the author-applicant Kislyakov V.V., declared. 12.11.92), containing an air-supplying cylindrical body with a centrifugal fuel oil nozzle mounted on its axis, central and peripheral annular channels, respectively primary and secondary air with a blade swirl, an annular cylindrical gas manifold with axial and radial gas distribution holes and a hollow cylindrical shell with tangential nozzles for supplying secondary spirit in its cavity, connected to an output slice of the outer cylindrical surface of the gas reservoir, wherein the tangential nozzles installed on the side surface of the output portion of the sleeve so that their outlet openings face towards the flow of secondary air.
Недостаток ее состоит в том, что при выходе из сопла потоков топлива с большой кинетической энергией, воздействующие на этот поток струи первичного и вторичного воздуха, также должны обладать большой кинетической энергией; только в этом случае они будут действительно эффективно дробить (диспергировать) топливо, что и обеспечит высокую эффективность его сжигания и снижение выхода оксидов азота. В описанной газомазутной горелке (патент РФ №2053450) не указан, какой тип центробежной форсунки используется. Для высокоэффективных форсунок, выдающих потоки топлива с большой кинетической энергией, лопаточные завихрители не в состоянии обеспечить эффективного диспергирования жидкого топлива.Its disadvantage is that when the fuel flows with high kinetic energy exit the nozzle, the jets of primary and secondary air acting on this stream must also have high kinetic energy; only in this case will they really effectively crush (disperse) the fuel, which will ensure high efficiency of its combustion and a decrease in the yield of nitrogen oxides. The described gas-oil burner (RF patent No. 2053450) does not indicate what type of centrifugal nozzle is used. For highly efficient nozzles that produce high kinetic energy fuel flows, blade swirls cannot provide effective dispersion of liquid fuel.
Однако описанная горелка развивает и совершенствует конструкцию горелок типа ГМГм: последние выполнены с учетом всех современных технических требований в этой области, они оправдали себя в эксплуатации и нашли широкое распространение в котлостроительной промышленности. Поэтому горелка по патенту РФ №2053450 принята нами за прототипы изобретений «Способ распыления жидкого топлива центробежной форсункой воздействием потоков первичного и вторичного воздуха» и «Горелка жидкотопливная».However, the described burner develops and improves the design of the GMGm type burners: the latter are made taking into account all modern technical requirements in this area, they have justified themselves in operation and are widely used in the boiler industry. Therefore, the burner according to the patent of the Russian Federation No. 2053450 was adopted by us for the prototype inventions “Method for spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle by the influence of primary and secondary air flows” and “Liquid-fuel burner”.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности горения жидкого топлива за счет улучшения его диспергирования при истечении его из сопла форсунки путем преобразования потенциальной энергии давления жидкого топлива в кинетическую энергию потоков топлива (в скоростное давление), т.е. путем увеличения динамического разгона потоков топлива и отдельных его частиц перед соплом, а также за счет оптимизации взаимодействия распыленных струй жидкого топлива с воздушными потоками.The aim of the present invention is to increase the combustion efficiency of liquid fuel by improving its dispersion when it expires from the nozzle of the nozzle by converting the potential energy of the pressure of liquid fuel into the kinetic energy of the fuel flows (high-speed pressure), i.e. by increasing the dynamic acceleration of the fuel flows and its individual particles in front of the nozzle, as well as by optimizing the interaction of the sprayed jets of liquid fuel with air flows.
Следующей целью изобретения является снижение капитальных затрат при изготовлении горелок за счет упрощения конструкции и технологии изготовления отдельных деталей и их сборки.The next objective of the invention is to reduce capital costs in the manufacture of burners by simplifying the design and manufacturing technology of individual parts and their assembly.
Кроме того, целью изобретения является упрощение процесса регулирования и управления работой горелки и снижение эксплуатационных расходов при их использовании.In addition, the aim of the invention is to simplify the process of regulation and control of the burner and reduce operating costs when using them.
Поставленные цели достигаются применением предлагаемых способов распыления жидкого топлива центробежной форсункой, особенностями конструкции центробежной форсунки и особенностями конструкции горелки жидкотопливной, предназначенными для осуществления предлагаемых способов.The goals are achieved by using the proposed methods of spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle, the design features of the centrifugal nozzle and the design features of the oil burner designed to implement the proposed methods.
Все предлагаемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом.All proposed technical solutions are united by a single inventive concept.
Предлагаемый способ распыления жидкого топлива центробежной форсункой, включает пропускание его через сопло с предварительным закручиванием потока в камере закручивания путем подвода к ней потоков топлива по тангенциально расположенным каналам в стенках камеры и воздействие на факел топлива потоками первичного и вторичного воздуха, подаваемыми под давлением и с закручиванием, при этом обеспечивают дополнительный динамический разгон при проходе потоков топлива по тангенциально расположенным каналам, для чего последние выполняют переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания.The proposed method of spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle includes passing it through a nozzle with preliminary twisting of the flow in the swirl chamber by supplying fuel flows to it along tangentially located channels in the chamber walls and exposing the fuel jet to primary and secondary air flows supplied under pressure and with twisting while providing additional dynamic acceleration during the passage of fuel flows through tangentially located channels, for which the latter perform belt section from larger to smaller in the direction of the entrance to the twisting chamber.
Способ отличается тем, что закручивание потока топлива осуществляют по меньшей мере двухступенчато, для чего закручивание потока топлива проводят последовательно в двух концентрично расположенных камерах закручивания, начиная с внешней, для чего в каждую из которых топливо подают по тангенциально расположенным каналам. При этом сужение тангенциально расположенных каналов производят либо перед внешней камерой закручивания, либо перед центральной, либо перед обеими вместе камерами закручивания топлива, создавая при этом двукратный динамический разгон.The method is characterized in that the swirling of the fuel flow is carried out at least in two stages, for which the swirling of the fuel flow is carried out sequentially in two concentrically arranged swirling chambers, starting from the outer one, for which fuel is supplied to each of them via tangentially located channels. At the same time, the narrowing of the tangentially located channels is carried out either in front of the external swirl chamber, or in front of the central one, or in front of both fuel swirl chambers, thereby creating a twofold dynamic acceleration.
Одновременно воздействуют на факел топлива потоками первичного и вторичного воздуха, которые подают под давлением и с закручиванием, при этом последний перед контактом с топливом также подвергают динамическому разгону.At the same time, the torch of fuel is affected by streams of primary and secondary air, which are supplied under pressure and with twisting, while the latter is also subjected to dynamic acceleration before contact with the fuel.
Способ отличается также тем, что истечение потока топлива из сопла форсунки осуществляю по принципу «сопла Лаваля», для чего используют комбинированное сопло, состоящее из сужающейся и расширяющейся частей (сопло с раструбом). Расширенную часть сопла обеспечивают коническим раструбом в стенке котла.The method also differs in that the flow of fuel from the nozzle nozzle is carried out according to the principle of “Laval nozzle”, for which a combined nozzle is used, consisting of a tapering and expanding part (nozzle with a bell). The extended part of the nozzle is provided with a conical socket in the wall of the boiler.
Предлагается способ распыления жидкого топлива центробежной форсункой, включающей пропускание его через сопло с предварительным закручиванием потока в камере закручивания путем подвода к ней потоков топлива и воздействием на факел топлива потоками воздуха, подаваемыми под давлением и с закручиванием.A method is proposed for spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle, including passing it through a nozzle with preliminary twisting of the flow in the swirl chamber by supplying fuel flows to it and exposing the fuel jet to air flows supplied under pressure and with twisting.
Способ отличается тем, что поток вторичного воздуха организуют с постоянным динамическим разгоном путем обеспечения многоступенчатого сужения его на всем пути следования при одновременном увеличении количества движения, для чего вторичный воздух подают по каналам спирали с сечением от большего к меньшему, расположенной в плоскости, перпендикулярной оси форсунки, через тангенциальный суживающий патрубок системы подачи вторичного воздуха, корпус которой выполнен в форме «улитки», при этом уменьшают сечение потока воздуха при одновременном движении его по окружности (вдоль обечайки»улитки»), так и от периферии к центру (от обечайки через подающие каналы камеры закручивания потока воздуха) и далее от камеры закручивания к зоне распыления топлива (вдоль конического насадка). При этом закручивание вторичного воздуха производят до подачи его в зону распыления, в камере закручивания, расположенной в корпусе системы подачи вторичного воздуха соосно ей и оси форсунки.The method is characterized in that the secondary air flow is organized with constant dynamic acceleration by providing a multi-stage narrowing of it along the entire route while increasing the amount of movement, for which the secondary air is supplied through spiral channels with a cross section from larger to smaller, located in a plane perpendicular to the nozzle axis through the tangential narrowing pipe of the secondary air supply system, the casing of which is made in the form of a "snail", while reducing the cross-section of air flow at the same time moving it around the circumference (along the “snail” shell), and from the periphery to the center (from the shell through the supply channels of the air flow swirling chamber) and further from the swirling chamber to the fuel atomization zone (along the conical nozzle). In this case, the twisting of the secondary air is carried out before it is fed into the spray zone, in the twisting chamber located in the housing of the secondary air supply system coaxially with the nozzle axis.
Способ отличается также тем, что закрученный поток вторичного воздуха подают в полость котла по принципу «сопла Лаваля» через суживающийся конический насадок типа сопла, концентрично расположенный относительно форсунки, при этом максимально суженную часть потока вторичного воздуха располагают у основания воронки распыляемого топлива.The method also differs in that a swirling stream of secondary air is fed into the boiler cavity according to the principle of a “Laval nozzle” through a tapering conical nozzle type nozzle concentrically located relative to the nozzle, while the most narrowed part of the secondary air stream is located at the base of the sprayed fuel funnel.
Предлагается форсунка центробежная для распыления жидкого топлива, содержащая цилиндрический корпус, размещенную в нем соосно камеру закручивания потока топлива в виде полого плоского цилиндра с рабочей стороны соединенного с соплом, каналы подвода топлива в стенке корпуса, выполняющего роль завихрителя, расположенные тангенциально к камере закручивания, а также устройство, подающее топливо на распыление, прокладки, при этом тангенциально расположенные каналы подвода топлива в камеру закручивания в стенках корпуса выполнены переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания.A centrifugal nozzle for spraying liquid fuel is proposed, comprising a cylindrical body, a coaxial fuel flow swirling chamber disposed in it in the form of a hollow flat cylinder on the working side connected to the nozzle, fuel supply channels in the housing wall acting as a swirler, located tangentially to the swirling chamber, and Also, a device supplying fuel for spraying, gaskets, while tangentially located channels for supplying fuel to the swirl chamber in the walls of the housing, changes were made cross section from larger to smaller in the direction of the entrance to the twisting chamber.
Форсунка отличается тем, что корпус ее установлен в стакан с образованием цилиндрического канала между ними для подачи топлива с подпором в камеру закручивания через тангенциально расположенные каналы, соединяющегося на входе радиальными каналами в стенке корпуса с центральным каналом устройства, подающего топливо на распыление, при этом устройство, подающее топливо через центральный канал, выполнено в виде болта, скрепляющего корпус и стакан, содержащего осесимметричный сквозной канал и снабженный штуцером для присоединения шланга подачи жидкого топлива.The nozzle is characterized in that its body is installed in a glass with the formation of a cylindrical channel between them for supplying fuel with support in the swirling chamber through tangentially located channels connecting at the inlet of the radial channels in the wall of the body with the central channel of the device supplying fuel for spraying, while supplying fuel through the central channel, made in the form of a bolt fastening the housing and the glass, containing an axisymmetric through channel and equipped with a fitting for connecting the hose odachi liquid fuel.
Форсунка центробежная для распыления жидкого топлива отличается также тем, что задняя стенка камеры закручивания образована пятой, подпертой винтом, имеющим резьбовое соединение с корпусом внутри него, для чего в корпусе выполнены осесимметричные цилиндрические полости, имеющие рабоче-техническое назначение.The centrifugal nozzle for spraying liquid fuel is also characterized in that the rear wall of the swirl chamber is formed by a fifth, backed screw, which has a threaded connection with the housing inside it, for which axisymmetric cylindrical cavities are made in the housing for technical purposes.
Предлагается еще одна форсунка центробежная для распыления жидкого топлива, также содержащая цилиндрический корпус, размещенную в нем соосно камеру закручивания потока топлива в виде полого плоского цилиндра, с рабочей стороны соединенного с соплом, каналы подвода топлива в стенке корпуса, выполняющего роль завихрителя, расположенные тангенциально к камере закручивания, а также устройство, подающее топливо на распыление, прокладки, при этом тангенциально расположенные каналы подвода топлива в камеру закручивания в стенках корпуса выполнены переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания.Another centrifugal nozzle for spraying liquid fuel is also proposed, also comprising a cylindrical body, arranged therein coaxially with the fuel flow swirling chamber in the form of a hollow flat cylinder connected to the nozzle from the working side, fuel supply channels in the body wall acting as a swirler located tangentially to a swirl chamber, as well as a device that supplies fuel for spraying, gaskets, while tangentially located channels for supplying fuel to the swirl chamber in the walls of the housing olneny variable section from larger to smaller toward the entrance of the twisting chamber.
Форсунка отличается тем, что корпус ее установлен в стакан с образованием цилиндрического канала между ними для подачи топлива с подпором в камеру закручивания через тангенциально расположенные каналы, соединяющегося на входе радиальными каналами в стенке корпуса с центральным каналом устройства, подающего топливо на распыление, а камера закручивания жидкого топлива выполнена по меньшей мере двухступенчатой в виде двух концентрично расположенных цилиндрических полостей, разделенных цилиндрической стенкой, при этом для подвода топлива к дополнительной камере закручивания в цилиндрической стенке выполнены тангенциально расположенные каналы.The nozzle is characterized in that its body is installed in a glass with the formation of a cylindrical channel between them for supplying fuel with support in the swirling chamber through tangentially located channels, connected at the inlet by radial channels in the housing wall with the central channel of the device supplying fuel for spraying, and the swirling chamber liquid fuel is made at least two-stage in the form of two concentric cylindrical cavities separated by a cylindrical wall, while for supplying fuel va to additional twisting chamber formed in the cylindrical wall disposed tangentially channels.
Форсунка центробежная отличается также тем, что для дополнительного динамического разгона потоков топлива по тангенциально расположенным каналам, ведущим к камерам закручивания, эти каналы выполнены переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входам либо к одной из камер - внешней или внутренней, либо к обеим вместе.The centrifugal nozzle is also characterized in that for additional dynamic acceleration of the fuel flows along the tangentially located channels leading to the swirl chambers, these channels are made of variable cross-section from larger to smaller in the direction of the inputs or to one of the chambers - external or internal, or both together .
Форсунка центробежная отличается еще тем, что устройство, подающее топливо через центральный канал выполнено в виде болта, скрепляющего корпус и стакан, содержащего осесимметричный сквозной канал, и снабженный штуцером для присоединения шланга подачи жидкого топлива.The centrifugal nozzle is also characterized in that the device supplying fuel through the central channel is made in the form of a bolt fastening the housing and the glass containing an axisymmetric through channel and equipped with a fitting for connecting the liquid fuel supply hose.
Следующее отличие состоит в том, что задняя стенка камеры закручивания образована пятой, подпертой винтом, имеющим резьбовое соединение с корпусом внутри него, для чего в корпусе выполнены осесимметричные цилиндрические полости, имеющие рабоче-техническое назначение.Another difference is that the rear wall of the swirling chamber is formed by a fifth, backed screw, which has a threaded connection with the housing inside it, for which axisymmetric cylindrical cavities are made in the housing, having a technical purpose.
Предлагается горелка жидкотопливная, включающая системы подачи первичного и вторичного воздуха, снабженные устройствами его закручивания, форсунку центробежную, установленную концентрично воздухоподающим устройствам, и фланец для подсоединения горелки к фронту котла.A liquid-fuel burner is proposed, which includes primary and secondary air supply systems equipped with its twisting devices, a centrifugal nozzle mounted concentrically to air-supplying devices, and a flange for connecting the burner to the front of the boiler.
Горелка отличается тем, что система подачи вторичного воздуха включает камеру закручивания вторичного воздуха, установленную до зоны распыления жидкого топлива в плоскости, перпендикулярной оси форсунки соосно с ней, соединенную с нагнетательным вентилятором, состоящую из корпуса, выполненного в виде «улитки» центробежного вентилятора, содержащего тангенциально расположенный суживающийся патрубок с соединительным фланцем на конце, обеспечивающий динамический разгон вторичного воздуха на входе, устройство закручивания вторичного воздуха, выполненное в виде насадка-вставки, установленного в корпусе соосно с ним и жестко закрепленного, собранного из направляющих лопаток, образующих тангенциально расположенные каналы для равномерной подачи вторичного воздуха к центру камеры с одновременным динамическим разгоном его, и направляющего конуса для подачи вторичного воздуха в зону горения с обеспечением его динамического разгона, соединенного с одной стороны с корпусом камеры закручивания вторичного воздуха, а с другой стороны снабженного устройством (например, фланцем) для присоединения к фронту котла.The burner is characterized in that the secondary air supply system includes a secondary air swirling chamber installed up to the liquid fuel atomization zone in a plane perpendicular to the axis of the nozzle coaxially with it, connected to a discharge fan, consisting of a casing made in the form of a “snail” of a centrifugal fan containing tangentially located tapering nozzle with a connecting flange at the end, providing dynamic acceleration of the secondary air at the inlet, a device for twisting the secondary air, made in the form of a nozzle-insert installed in the housing coaxially with it and rigidly fixed, assembled from guide vanes that form tangentially located channels for uniformly supplying secondary air to the center of the chamber with simultaneous dynamic acceleration of it, and a guide cone for supplying secondary air to the combustion zone with its dynamic acceleration, connected on one side to the housing of the secondary air swirling chamber, and on the other hand provided with a device (for example, a flange e) for joining the front of the boiler.
Горелка отличается тем, что тангенциально расположенные каналы между лопатками насадка-вставки для подачи вторичного воздуха выполнены переменного сечения от большего к меньшему по ходу его движения.The burner is characterized in that the tangentially located channels between the blades of the nozzle-insert for supplying secondary air are made of variable cross-section from larger to smaller in the direction of its movement.
Следующее отличие состоит в том, что форсунка установлена концентрично с возможностью осевого перемещения в цилиндре, установленном концентрично и жестко соединенном с камерой подачи первичного воздуха, установленной концентрично и отделенной глухой перегородкой в устройстве подачи вторичного воздуха со стороны, противоположной направляющему коническому насадку, и снабжена патрубком для подсоединения к нагнетающему вентилятору, при этом труба и цилиндр снабжены окнами для направления первичного воздуха в зону распыления жидкого топлива, а труба на входе в эту зону снабжена внутри канавками осевого завихрения.Another difference is that the nozzle is mounted concentrically with the possibility of axial movement in a cylinder mounted concentrically and rigidly connected to the primary air supply chamber, mounted concentrically and separated by a blank partition in the secondary air supply device from the side opposite to the conical nozzle, and equipped with a nozzle for connecting to a blower fan, while the pipe and cylinder are provided with windows for directing primary air into the spray area of the liquid Pliva, and the pipe at the inlet to this zone is provided with inside axial grooves swirls.
Еще одно отличие заключается в том, что устройство осевого перемещения форсунки состоит из разрезной конической втулки, насаженной на конце, ближайшем к месту подачи топлива, имеющей уклон в сторону этого конца, и снабженной стопорной гайкой, при этом коническая втулка вместе с форсункой выполнены подвижными в соосном отверстии с коническими стенками торцевой гайки трубы.Another difference is that the device for axial movement of the nozzle consists of a split conical sleeve, mounted on the end closest to the fuel supply, sloping towards this end, and equipped with a lock nut, while the conical sleeve together with the nozzle are made movable in coaxial hole with conical walls of the pipe end nut.
Следующее отличие заключается в том, что устройство осевого перемещения форсунки состоит из второй разрезной втулки, насаженной на трубу на конце, ближайшем к месту подачи топлива в форсунку, имеющей уклон в сторону этого конца, и снабженной гайкой, при этом коническая втулка вместе с трубой и жестко установленной в ней форсункой выполнены подвижными в соосном отверстии с коническими стенками торцевой гайки цилиндра.Another difference is that the device for axial movement of the nozzle consists of a second split sleeve, mounted on the pipe at the end closest to the place of fuel supply to the nozzle, sloping towards this end, and equipped with a nut, while the conical sleeve together with the pipe and the nozzle rigidly installed in it is made movable in a coaxial hole with conical walls of the cylinder end nut.
Предлагаемые способы распыления жидкого топлива центробежной форсункой, а также конструктивное выполнение форсунки центробежной и горелки жидкотопливной позволяет значительно улучшить эффективность горения жидкого топлива, а следовательно, повысить производительность форсунки и увеличить мощность горелки. Это достигается улучшением диспергирования топлива при истечении его из форсунки и оптимизацией взаимодействия распыленных струй жидкого топлива и отдельных его частиц с воздушными потоками. Улучшение диспергирования топлива обеспечивается за счет значительного увеличения динамического разгона потоков топлива и повышения давления последнего, т.е. за счет преобразования потенциальной энергии давления в кинетическую энергию потоков жидкости, а этому способствует многоступенчатость сужения струй потоков топлива. То же касается и потоков вторичного воздуха на пути их движения к месту контакта с жидким топливом.The proposed methods of spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle, as well as the structural design of a centrifugal nozzle and a liquid fuel burner, can significantly improve the combustion efficiency of liquid fuel, and therefore, increase the productivity of the nozzle and increase the power of the burner. This is achieved by improving the dispersion of the fuel when it expires from the nozzle and by optimizing the interaction of the sprayed jets of liquid fuel and its individual particles with air flows. Improving fuel dispersion is achieved by significantly increasing the dynamic acceleration of fuel flows and increasing the pressure of the latter, i.e. due to the conversion of the potential pressure energy into the kinetic energy of the liquid flows, and this is facilitated by the multi-stage narrowing of the jets of fuel flows. The same applies to the flows of secondary air on the way they move to the place of contact with liquid fuel.
Упрощение конструкции форсунки при этом позволяет уменьшить расходы на изготовление и притирку деталей за счет упрощения технологии изготовления и сборки. Упрощение процессов отладки и регулировки горелки путем применения несложного устройства осевого перемещения форсунки, а также предотвращение ее засоряемости во время работы позволяет упростить процесс обслуживания и не требует применения особо квалифицированного труда. В результате всего этого снижаются капитальные и эксплуатационные расходы при использовании предлагаемых технических решений.Simplification of the nozzle design at the same time reduces the cost of manufacturing and grinding parts by simplifying the manufacturing and assembly technology. Simplification of the processes of debugging and adjusting the burner through the use of a simple device for axial movement of the nozzle, as well as the prevention of clogging during operation, simplifies the maintenance process and does not require the use of highly skilled labor. As a result of all this, capital and operating costs are reduced when using the proposed technical solutions.
Для пояснения сущности изобретений ниже приводятся конкретные примеры осуществления предлагаемых способов распыления жидкого топлива центробежной форсункой, примеры предлагаемых конструкций центробежной форсунки и жидкотопливной горелки со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.To clarify the invention, the following are specific examples of the implementation of the proposed methods of spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle, examples of the proposed designs of a centrifugal nozzle and oil burner with reference to the accompanying drawings, which depict the following.
Фиг.1 - Схема формы потоков топлива перед соплом (по известному способу).Figure 1 - Diagram of the shape of the fuel flows in front of the nozzle (by a known method).
Фиг.2 - Схема формы потоков топлива (по предлагаемому способу).Figure 2 - Scheme of the form of fuel flows (by the proposed method).
Фиг.3 - Продольный разрез форсунки, снабженной одноступенчатой камерой закручивания потока топлива.Figure 3 is a longitudinal section of a nozzle equipped with a single-stage chamber for twisting the fuel flow.
Фиг.4 - Поперечный разрез форсунки, снабженной одноступенчатой камерой закручивания потока топлива.Figure 4 - Cross section of a nozzle equipped with a single-stage chamber for twisting the fuel flow.
Фиг.5 - То же (с расположением тангенциальных каналов с изменяющимся сечением со смещением).Figure 5 - The same (with the location of the tangential channels with a variable cross section with offset).
Фиг.6 - Продольный разрез корпуса форсунки, снабженной двухступенчатой камерой закручивания.6 is a longitudinal section of the nozzle body, equipped with a two-stage twisting chamber.
Фиг.7 - Поперечный разрез корпуса форсунки, снабженной двухступенчатой камерой закручивания потока.Fig. 7 is a cross-sectional view of the nozzle body provided with a two-stage flow swirling chamber.
Фиг.8 - Продольный разрез горелки жидкотопливной.Fig. 8 is a longitudinal section through a liquid fuel burner.
Фиг.9 - Поперечный разрез горелки жидкотопливной.Figure 9 - Cross section of a liquid fuel burner.
Фиг.10 - Устройство регулирования положения форсунки.Figure 10 - Device for adjusting the position of the nozzle.
Способ распыления жидкого топлива с помощью центробежной форсунки (само название ее ведется от английского слова force - нагнетать) основан на преобразовании энергии давления жидкого топлива в кинетическую энергию потока топлива при прохождении его через сопло - основную рабочую деталь форсунки. Иначе сказать, форсунка обеспечивает динамический разгон жидкого топлива. Последнее, как известно, основано на одном из основных уравнений гидродинамики - уравнении Бернулли, где одну из составляющих этого уравнения - 
Использование предварительного закручивания потока позволяет повысить устойчивость факела распыляемого топлива и увеличить центральный угол конуса факела. Все это имеет место в предлагаемом способе распыления жидкого топлива центробежной форсункой.The use of preliminary swirling of the flow makes it possible to increase the stability of the jet of sprayed fuel and increase the central angle of the cone of the flame. All this takes place in the proposed method of spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle.
Предлагаемый способ распыления топлива предусматривает проведение дополнительного динамического разгона топлива перед закручиванием потока в камере закручивания. Для этого при подводе потоков топлива по тангенциально расположенным каналам последние выполняют переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания. Этим обеспечивают сужение потоков топлива перед входом их в камеру закручивания. Топливо впрыскивается в камеру закручивания. Способ распыления жидкого топлива центробежной форсункой предусматривает закручивание потока топлива перед форсункой по меньшей мере двухступенчато. Для этого закручивание потока топлива ведут в двух концентрично расположенных камерах закручивания, в каждую из которых топливо подают через тангенциально расположенные каналы.The proposed method of spraying fuel provides for an additional dynamic acceleration of the fuel before swirling the flow in the swirl chamber. To do this, when supplying fuel flows through tangentially located channels, the latter perform a variable section from larger to smaller in the direction of the entrance to the swirl chamber. This provides a narrowing of the fuel flows before entering them into the swirl chamber. Fuel is injected into the swirl chamber. A method for spraying liquid fuel with a centrifugal nozzle involves twisting the fuel flow in front of the nozzle at least in two stages. To do this, swirling the fuel flow is carried out in two concentric swirling chambers, each of which feeds fuel through tangentially located channels.
Подачу потоков топлива в двухступенчатую камеру закручивания возможно производить также с дополнительным динамическим разгоном. Для этого тангенциально расположенные каналы выполняют переменного сечения от большего к меньшему в направлении ко входу в камеру закручивания, по крайней мере, к одной из них, например, центральной или внешней или к обеим вместе.It is possible to supply fuel flows to the two-stage swirling chamber with additional dynamic acceleration. For this, the tangentially located channels perform a variable cross section from larger to smaller in the direction towards the entrance to the swirl chamber, to at least one of them, for example, central or external, or both together.
На фиг.1 изображена схема формы потоков топлива перед соплом при одноступенчатой камере закручивания. Здесь: 1 - поток топлива перед завихрителем при подаче его в каналы последнего, т.е корпуса; 2 - потоки топлива в тангенциальных каналах, подводящих топливо в камеру закручивания (ступенчатость каналов показана условно); 2а, 2б - потоки топлива в тангенциальных каналах, осесимметричных и со смещением в сторону большей плотности потока (условно показан на одном и том же чертеже): при этом b>d, где b - диаметр максимально большего сечения потока топлива, a d- диаметр максимально меньшего сечения потока топлива, при этом 
На фиг.2 показана схема формы потоков топлива в двухступенчатой камере закручивания, где: 4 - потоки топлива в тангенциально расположенных в корпусе (завихрителе) каналах для подачи в первую (внешнюю) камеру закручивания; 5 - поток топлива в первой камере закручивания; 6 - потоки топлива в тангенциально расположенных каналах, подаваемых во вторую камеру закручивания; 7 - стенка между двумя камерами закручивания (внешней и внутренней); 8 - поток топлива во второй (внутренней) камере закручивания; 9 - поперечное сечение потока топлива в сопле.Figure 2 shows a diagram of the shape of the fuel flows in a two-stage swirl chamber, where: 4 - fuel flows in the channels tangentially located in the housing (swirl) for feeding into the first (external) swirl chamber; 5 - fuel flow in the first swirl chamber; 6 - fuel flows in tangentially arranged channels supplied to the second swirl chamber; 7 - a wall between two twisting chambers (external and internal); 8 - fuel flow in the second (inner) swirl chamber; 9 is a cross section of the fuel flow in the nozzle.
Следует отметить положительное влияние на гидродинамику потоков жидкого топлива наличие потока 1, образующегося между корпусом и стаканом. Благодаря большой протяженности этого потока и достаточно большому объему в нем топлива на периферии форсунки он обладает большим запасом энергии для увеличения подпора топлива перед тангенциальными каналами, подающими топливо в камеру закручивания.It should be noted the positive effect on the hydrodynamics of liquid fuel flows is the presence of stream 1, which is formed between the body and the glass. Due to the large extent of this flow and a sufficiently large volume of fuel in it at the periphery of the nozzle, it has a large energy reserve to increase fuel back-up in front of the tangential channels supplying fuel to the swirl chamber.
По тому же самому принципу - многократного ступенчатого сужения потока на пути его движения с целью создания динамического разгона и повышения скоростного давления организовано движение потока вторичного воздуха, воздействующего на подлежащее распылению жидкое топливо.By the same principle - multiple stepwise narrowing of the flow in the path of its movement in order to create dynamic acceleration and increase the speed pressure, the movement of the secondary air flow acting on the liquid fuel to be sprayed is organized.
Вторичный воздух подают от нагнетающего вентилятора по тангенциальному суживающемуся патрубку в камеру закручивания вторичного воздуха, корпус которой выполнен в виде «улитки» центробежного вентилятора. При этом камеру закручивания располагают до зоны распыления жидкого топлива в плоскости, перпендикулярной оси форсунки. Уже на входе в камеру закручивания в тангенциально расположенном сужающемся патрубке обеспечивают сужение потока вторичного воздуха, за счет этого увеличивают его давление и скорость. Далее при закручивании вторичного воздуха в «улитке» также уменьшают сечение потока при движении его по окружности (при движении по обечайке «улитки») и при одновременном движении от периферии к центру. Последнее осуществляется по суженным каналам, образованным направляющими лопатками. Эти лопатки обеспечивают не только равномерность подачи потоков воздуха к центру, но и их динамический разгон.Secondary air is supplied from the blower fan through a tangentially tapering nozzle into the secondary air swirl chamber, the casing of which is made in the form of a “snail” of a centrifugal fan. In this case, the swirl chamber is positioned up to the liquid fuel atomization zone in a plane perpendicular to the nozzle axis. Already at the entrance to the swirl chamber in a tangentially located tapering nozzle, the secondary air stream is narrowed, thereby increasing its pressure and speed. Further, when twisting the secondary air in the "cochlea", the flow cross section is also reduced when it moves around the circumference (when moving along the "cochlea" shell) and while moving from the periphery to the center. The latter is carried out along the narrowed channels formed by guide vanes. These blades provide not only uniform flow of air to the center, but also their dynamic acceleration.
Из центра камеры поток вторичного воздуха (уже закрученный) направляют через конический насадок типа сопла в зону распыления жидкого топлива, образуя поток воздуха, концентричный конусу распыленного топлива. Этим также обеспечивают сужение потока воздуха. При этом самую узкую часть потока воздуха (на выходе из конического насадка) располагают у основания воронки уже распыленного топлива. Понятно, что в этом месте обеспечено наибольшее давление вторичного воздуха, а, следовательно, максимальное воздействие его на потоки и частицы распыляемого топлива.From the center of the chamber, a stream of secondary air (already swirling) is directed through a nozzle-type conical nozzle into the liquid fuel atomization zone, forming an air stream concentric with the atomized fuel cone. This also provides a narrowing of the air flow. In this case, the narrowest part of the air flow (at the outlet of the conical nozzle) is located at the base of the funnel of already atomized fuel. It is clear that in this place the highest pressure of secondary air is provided, and, consequently, its maximum effect on the flows and particles of atomized fuel.
Из конического насадка поток вторичного воздуха направляется в полость котла через раструб, образованный в стенке котла вокруг входного отверстия. Получается, что вторичный воздух пропускают через комбинированное сопло, состоящее из сужающейся части (направляющий конус) и расширяющейся части (раструб в стенке котла). Этим обеспечивают истечение воздуха по принципу «сопла Лаваля» с еще большей скоростью, чем в самом узком его сечении.From the conical nozzle, a stream of secondary air is directed into the cavity of the boiler through a bell formed in the wall of the boiler around the inlet. It turns out that the secondary air is passed through a combined nozzle consisting of a tapering part (guide cone) and an expanding part (bell in the boiler wall). This ensures the flow of air according to the principle of "Laval nozzle" with an even greater speed than in its narrowest section.
Центробежная форсунка [Фиг.3] состоит из корпуса 10, установленного в стакан 11 с уплотнительными прокладками 12, пяты 13, винта 14 и болта специального назначения 15.The centrifugal nozzle [Figure 3] consists of a
Корпус 10 выполнен в форме цилиндрического тела и имеет внутри цилиндрические соосно расположенные полости разного назначения (рабоче-технического и технологического порядка). Существенной конструктивной особенностью корпуса 10 форсунки является то, что он содержит камеру закручивания 16, выполненную в виде полого плоского цилиндра, соосно расположенного в корпусе, соединенного со стороны рабочего торца с соплом 17, а другой ее торец перекрыт пятой 13, закрепляемой с помощью винта 14 во внутренних цилиндрических полостях корпуса 10. По обечайке камера закручивания имеет овальные отверстия 18, служащие выходами тангенциально расположенных каналов 19, 20 для подвода топлива в камеру закручивания 16 [Фиг.4, 5]. Эти каналы (20) могут располагаться осесимметрично [Фиг.4] либо выполняться со смещением в сторону уплотнения потока топлива [Фиг.5].The
Тангенциально расположенные каналы 19,20 соединены с цилиндрическим каналом 21, образующимся между корпусом 19 и стаканом 11. Этот канал 21 соединен радиальными каналами 22 с цилиндрической полостью внутри корпуса 10 [Фиг.3]. Последняя служит для накопления топлива с целью выравнивания подачи его в цилиндрический канал 21.The tangentially located
Для подачи жидкого топлива в полость 23 служит болт 15 многофункционального назначения. Он предназначен для соединения между собой корпуса 10 и стакана 11. Болт имеет сквозной соосно расположенный цилиндрический канал 24 для подачи топлива в полость 23 корпуса 10 форсунки. Кроме того, болт снабжен на наружном конце штуцером 25 для навинчивания перекидной гайки гибкого шланга, подающего жидкое топливо на распыление в форсунку [Фиг.3].For supplying liquid fuel to the
Другой вариант исполнения корпуса 10 форсунки предусматривает наличие двухступенчатой камеры закручивания [Фиг.6, 7]. Для его исполнения выполняется кольцевая проточка 26 с образованием стенки 27 между проточкой 26 и внутренней камерой закручивания 16. Эта проточка 26 служит камерой закручивания первой ступени. Для подвода в нее жидкого топлива в корпусе 10 проделаны, например, наклонные каналы 28, соединенные с кольцевым каналом 21, а для подачи топлива в камеру закручивания 16 - тангенциально расположенные каналы 29. Последние могут быть выполнены с переменным сечение от большего к меньшему по направлению ко входу в камеру закручивания 16.Another embodiment of the
Горелка жидкотопливная состоит из системы подачи воздуха (первичного и вторичного) с закручиванием, форсунки центробежной, устройства регулирования положения форсунки относительно воздухоподающей системы.The liquid-fuel burner consists of an air supply system (primary and secondary) with swirling, a centrifugal nozzle, and a device for regulating the position of the nozzle relative to the air supply system.
Система подачи воздуха состоит из камеры 30 для подачи первичного воздуха, камеры 31 для подачи вторичного воздуха [Фиг.8, 9].The air supply system consists of a
Камера 30 выполнена в виде плоского глухого цилиндра, снабженного патрубком 32 для соединения с вентилятором, и насажена на цилиндр 33; при этом полости камеры 30 и цилиндра 33 соединены отверстиями 34. Цилиндр 33 насажен соосно на трубу 35, которая имеет на рабочем конце камеру осевого завихрения 36 с выполненными внутри нее канавками осевого завихрения 37. Труба 36 снабжена внутри элементами крепления форсунки. Полость трубы 35 и полость цилиндра 33 соединены отверстиями 38. Камера 30, труба 35 и форсунка 44 установлены концентрично в камере 31 для закручивания вторичного воздуха.The
Камера 31 выполнена в виде «улитки» центробежного вентилятора с лопастями 39 [Фиг.8, 9] и соединяется с ним тангенциально расположенным патрубком 40 для подачи вторичного воздуха в конус 41. Конус 41 соединен фланцем 42 с камерой 31 с одной стороны и снабжен фланцем 43 с другой стороны для присоединения горелки к фронту котла.The
Центробежная форсунка 44 для подачи жидкого топлива установлена соосно в трубе 35 так, что рабочий конец ее расположен в камере осевого завихрения 36 первичного воздуха.A
Горелка снабжена двумя аналогичными устройствами для регулирования положения форсунки 44 путем перемещения ее вдоль оси: одно из них служит для перемещения форсунки 44 вдоль оси относительно трубы 35, другое служит для перемещения трубы 35 вместе с форсункой 44 относительно воздухоподающих камер 30, 31.The burner is equipped with two similar devices for regulating the position of the
Первое устройство для регулирования положения форсунки 44 [Фиг.10] выполнено в виде разрезной конической втулки 45, насаженной на форсунку 44 и снабженной на конце стопорной гайкой 46, для чего конец конической втулки 35 выполнен цилиндрическим и снабжен нарезкой; уклон втулки 45 сделан в направлении гайки 46. Коническая втулка 45 с форсункой установлены в торцевой гайке 47 конического отверстия трубы 35. При отвернутой гайке 46 (на 2-3 оборота) форсунка 44 способна перемещаться вдоль оси. Для фиксации отрегулированного положения форсунки 44 служит гайка 46.The first device for adjusting the position of the nozzle 44 [Fig. 10] is made in the form of a split
Подобное же устройство служит для регулирования трубы 35 с жестко закрепленной в ней форсункой 44 относительно цилиндра 33 и камер 30 и 31. Оно выполнено в виде разрезной конической втулки 48, насаженной на трубу 35 и снабженной на конце гайкой 49; уклон конуса втулки 48 выполнен в направлении гайки 49. При отвернутой гайке 49 труба 35 подвижна в конусном отверстии торцевой гайки 50 цилиндра 33. Фиксация отрегулированного положения трубы 35 производится с помощью гайки 49.A similar device serves to regulate the
Горелка работает следующим образом.The burner operates as follows.
В «улитку» 31 вентилятора из внешнего источника подают воздух под давлением (вторичный воздух) по стрелке Б, при этом создается равномерно распределенный закрученный поток. Параллельно этому потоку воздуха из вентилятора через патрубок 32 поступает поток первичного воздуха, который направляется в камеру 30, затем через отверстие 34 в цилиндр 33 и через отверстие 38 в трубу 35, из которой выходит, закручиваясь в камере осевого завихрения 36 с помощью спиральных канавок 37 [Фиг.8].Into the “cochlea” 31 fans from an external source air is supplied under pressure (secondary air) in the direction of arrow B, which creates a uniformly distributed swirling flow. Parallel to this air flow from the fan, a primary air stream enters through the
Жидкое топливо подают насосом под давлением по гибкому шлангу через штуцер 25 по каналу 24 в цилиндрическую полость 23 корпуса форсунки, далее по каналам 22 топливо поступает в цилиндрический канал 21 и из него по тангенциально расположенным каналам 19 поступает в камеру закручивания 16 и затем через сопло 17 распыляется, образуя в раструбе 26 и впереди него конусообразный факел топлива [Фиг.3, 4, 5]. Последний распыляется закрученными потоками воздуха и поступает в зону горения.Liquid fuel is pumped under pressure through a flexible hose through a
По другому варианту поток топлива из цилиндрического канала 21 поступает по каналам 28 в камеру закручивания первой ступени 26, откуда также по тангенциальным каналам 29 поступает в камеру закручивания 16 второй ступени, а оттуда в сопло 17 с последующим распылением [Фиг.6, 7].In another embodiment, the fuel flow from the
Для обеспечения оптимального режима горения форсунка 44 с помощью устройств регулирования устанавливается в нужное положение.To ensure the optimal combustion mode, the
Для перемещения форсунки 44 относительно трубы 35 отвинчивают гайку 46 (на 2-3 оборота), прикладывают усилие Р к гайке 46 и двигают форсунку 44, после чего гайкой 46 фиксируют ее положение [Фиг.10].To move the
Регулирование положения форсунки 44 может осуществляться также с помощью другого регулировочного устройства, основанного на том же принципе. Форсунку 44 перемещают вместе с трубой 35, предварительно отвинтив гайку 49, после чего фиксируют положение трубы 35 вместе с форсункой 44 стопорной гайкой 49 [Фиг.10]. Наблюдение за факелом осуществляется через наблюдательный глазок.The position of the
Предлагаемая горелка, снабженная центробежной форсункой, сконструированная с использованием предлагаемых способов распыления жидкого топлива, по сравнению с лучшими образцами аналогичного оборудования позволяет повысить скорость потоков жидкого топлива при закручивании перед соплом и при выходе из сопла, стабилизировать потоки жидкого топлива, повысить эффективность их распыления, создать оптимальный факел распыленного топлива, улучшить его контакт с закрученными потоками воздуха, оптимизировать характер пламени и повысить эффективность горения.The proposed burner, equipped with a centrifugal nozzle, designed using the proposed methods of spraying liquid fuel, compared with the best examples of similar equipment can increase the speed of the flow of liquid fuel when twisting in front of the nozzle and when leaving the nozzle, stabilize the flow of liquid fuel, increase the efficiency of their spraying, create optimal spray of fuel, improve its contact with swirling air flows, optimize the nature of the flame and increase the efficiency burning efficiency.
Основными достоинствами предлагаемой горелки по сравнению с отечественными и зарубежными образцами является:The main advantages of the proposed burner in comparison with domestic and foreign samples is:
- простота конструкции;- simplicity of design;
- простота обслуживания, эксплуатации и ремонта;- ease of maintenance, operation and repair;
- надежность в эксплуатации;- reliability in operation;
- долговечность горелки, которая обеспечивается тем, что она не содержит вращающихся и подвижных деталей и узлов, а также не подвергается воздействию высоких температур благодаря эффективной технической характеристике воздухонаправляющего аппарата;- the durability of the burner, which is ensured by the fact that it does not contain rotating and moving parts and assemblies, and is also not exposed to high temperatures due to the effective technical characteristics of the air guide device;
- низкие капитальные и текущие затраты при изготовлении и эксплуатации горелки;- low capital and operating costs in the manufacture and operation of the burner;
- экономичность и улучшение эргономических показателей благодаря организации оптимального распыления топлива и оптимизации его горения в камере сгорания;- efficiency and improvement of ergonomic indicators due to the organization of optimal atomization of fuel and optimization of its combustion in the combustion chamber;
- в конструкции горелки предусмотрено использование материалов и комплектующих изделий только общемашиностроительного назначения, что значительно повышает показатель ремонтопригодности;- the design of the burner provides for the use of materials and components only for general engineering purposes, which significantly increases the maintainability indicator;
- горелка адаптирована к условиям различных камер горения для работы на любом виде топлива;- the burner is adapted to the conditions of various combustion chambers for operation on any type of fuel;
- горелка приспособлена для совместной работы с автоматикой безопасности котельного агрегата.- the burner is adapted for working together with the safety automatics of the boiler unit.
Горелка успешно прошла промышленные испытания.The burner has successfully passed industrial tests.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146136/06A RU2429411C2 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Method of liquid fuel spraying with centrifugal atomiser (versions), centrifugal atomiser (versions), and liquid-fuel burner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146136/06A RU2429411C2 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Method of liquid fuel spraying with centrifugal atomiser (versions), centrifugal atomiser (versions), and liquid-fuel burner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008146136A RU2008146136A (en) | 2010-05-27 |
| RU2429411C2 true RU2429411C2 (en) | 2011-09-20 |
Family
ID=42680040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008146136/06A RU2429411C2 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Method of liquid fuel spraying with centrifugal atomiser (versions), centrifugal atomiser (versions), and liquid-fuel burner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2429411C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545283C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Liquid atomiser |
| RU2640231C1 (en) * | 2017-02-27 | 2017-12-27 | Олег Савельевич Кочетов | Centrifugal nozzle |
| RU2813019C1 (en) * | 2023-02-12 | 2024-02-06 | Сергей Владимирович Железняков | Two-chamber stepped diesel injector |
-
2008
- 2008-11-20 RU RU2008146136/06A patent/RU2429411C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2545283C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" | Liquid atomiser |
| RU2640231C1 (en) * | 2017-02-27 | 2017-12-27 | Олег Савельевич Кочетов | Centrifugal nozzle |
| RU2813019C1 (en) * | 2023-02-12 | 2024-02-06 | Сергей Владимирович Железняков | Two-chamber stepped diesel injector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008146136A (en) | 2010-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101206029B (en) | Nozzle for minisize gas-turbine combustor | |
| US5579645A (en) | Radially mounted air blast fuel injector | |
| US8028934B2 (en) | Two-substance atomizing nozzle | |
| CN109827192B (en) | Air atomizing nozzle with double oil ways and double rotational flow structures | |
| US10598374B2 (en) | Fuel nozzle | |
| US4815664A (en) | Airblast fuel atomizer | |
| RU2479360C1 (en) | Swirl atomiser | |
| RU2429411C2 (en) | Method of liquid fuel spraying with centrifugal atomiser (versions), centrifugal atomiser (versions), and liquid-fuel burner | |
| CA1145571A (en) | Atomizing air metering nozzle | |
| US5860600A (en) | Atomizer (low opacity) | |
| WO2000019146A2 (en) | Fuel spray nozzle | |
| CN209744417U (en) | Air atomizing nozzle with double oil ways and double rotational flow structures | |
| WO2020225829A1 (en) | System with swirler nozzle having replaceable constituent injection stem | |
| US20200355370A1 (en) | Fuel swirler for pressure fuel nozzles | |
| US10279360B2 (en) | Steam atomizing liquid spray nozzle assembly | |
| RU131455U1 (en) | BURNER | |
| RU2669822C1 (en) | Centrifugal gas scrubber | |
| RU2639823C1 (en) | Two-flow gas burner | |
| RU2187753C2 (en) | Vortex injector | |
| RU2808326C1 (en) | Low-emission burner of combustion chamber of gas turbine power unit | |
| RU2231715C2 (en) | Two-component injector | |
| RU173604U1 (en) | Thermal protective burner device multimode | |
| RU2158390C1 (en) | Swirl injector | |
| RU2630521C1 (en) | Centrifugal jet nozzle | |
| CN202532479U (en) | Multi-pipe horizontal flow type combustor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181121 |