RU155956U1

RU155956U1 - PNEUMATIC INJECTOR

Info

Publication number: RU155956U1
Application number: RU2015123703/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Ситников; Юрий Николаевич Камышов; Сергей Валерьевич Почтер; Кристина Павловна Камышова; Петр Викторович Ставров; Виталий Васильевич Кондрух; Павел Дмитриевич Молчанов; Ксения Анатольевна Гуркина
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2015-10-20

Abstract

Пневматическая форсунка, содержащая корпус с внутренней кольцевой камерой, патрубок, трубу для подачи жидкости, установленную по оси корпуса, насадку и сопло, отличающаяся тем, что патрубок для подачи воздуха закреплен в корпусе под прямым углом к продольной оси форсунки, сопло, наружная цилиндрическая поверхность которого выполнена ступенчатой формы с кольцевым пазом в месте изменения диаметра, жестко закреплено частью меньшего диаметра во внутренней кольцевой камере корпуса посредством резьбового соединения, а внутренняя поверхность сопла образована входным и выходным усеченными конусами, обращенными меньшими основаниями друг к другу, сопряженными с кольцевым участком, труба для подачи жидкости, имеющая на части наружной поверхности резьбу, одним концом зафиксирована в отверстии корпуса размещенной снаружи контргайкой, а другим концом расположена внутри сопла и выполнена с внутренним диаметром, сначала сужающимся по направлению движения жидкости, затем расширяющимся к торцу, находящемуся в области сопряжения кольцевого участка с меньшим основанием выходного усеченного конуса сопла, причем насадка выполнена в виде плавно изогнутых вдоль оси пластин, равномерно установленных и жестко закрепленных меньшими основаниями на конце трубы, расположенном внутри сопла, и упирающихся большими основаниями на кольцевой участок внутренней поверхности сопла.Pneumatic nozzle comprising a housing with an inner annular chamber, a nozzle, a fluid supply pipe mounted along the axis of the housing, a nozzle and a nozzle, characterized in that the air supply nozzle is fixed in the housing at right angles to the longitudinal axis of the nozzle, nozzle, outer cylindrical surface which is made in a stepped form with an annular groove at the place of diameter change, is rigidly fixed by a part of a smaller diameter in the inner annular chamber of the housing by means of a threaded connection, and the inner surface l the nozzle is formed by inlet and outlet truncated cones facing smaller bases to each other, mating with the annular portion, a fluid supply pipe having a thread on a part of the outer surface is fixed at one end of the housing by a lock nut located outside, and the other end is located inside the nozzle and made with an inner diameter, first tapering in the direction of fluid motion, then expanding to the end located in the area of conjugation of the annular section with a smaller base of the output echennogo cone nozzle, the nozzle is formed as a smoothly curved along the axis of the plate, and uniformly set smaller bases rigidly fixed on the end of the pipe, located inside the nozzle, and a large bases abutting on the annular portion of the inner surface of the nozzle.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и топливной промышленности и предназначена для распыливания в топках котлов маловязких и сильновязких жидкостей и суспензий, в частности, водоугольного топлива (ВУТ).The utility model relates to the power system and the fuel industry and is intended for spraying low-viscosity and highly-viscous liquids and suspensions, in particular, water-coal fuel (VUT), in boiler furnaces.

Известна форсунка для распыливания водоугольного топлива, содержащая полый цилиндрический корпус с сопловым устройством. При этом внутри корпуса установлены с кольцевым зазором топливный завихритель и излучатель в виде полых тел вращения с плоскими торцами. У топливного завихрителя на торце, обращенном к сопловому устройству, выполнен кольцевой выступ по внутреннему диаметру. У излучателя на торце, обращенном к сопловому устройству, также выполнен кольцевой выступ по внутреннему диаметру, а лобовая часть соплового устройства выполнена в виде усеченного конуса, на боковой поверхности которого выполнены отверстия (патент RU 2492390, МПК F23D 11/16, опубл. 2013).Known nozzle for spraying water-carbon fuel containing a hollow cylindrical body with a nozzle device. At the same time, a fuel swirler and a radiator in the form of hollow bodies of revolution with flat ends are installed inside the casing with an annular gap. The fuel swirl at the end facing the nozzle device has an annular protrusion along the inner diameter. The emitter at the end facing the nozzle device also has an annular protrusion along the inner diameter, and the front part of the nozzle device is made in the form of a truncated cone on the side surface of which holes are made (patent RU 2492390, IPC F23D 11/16, publ. 2013) .

Недостатком описанной форсунки является низкое качество распыливания, обусловленное невозможностью обеспечения мелкости распыла топлива в течение рабочего процесса из-за налипания частиц водоугольного топлива в отверстиях боковой поверхности усеченного конуса соплового устройства.The disadvantage of the described nozzle is the low quality of atomization, due to the inability to ensure fineness of the fuel spray during the working process due to the sticking of particles of water-carbon fuel in the holes of the side surface of the truncated cone of the nozzle device.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является пневматическая форсунка, содержащая корпус с внутренней кольцевой камерой, патрубок, трубу для подачи жидкости, установленную по оси корпуса, и газовое сопло. При этом патрубок предназначен для подвода в камеру корпуса сжатого газа. Труба для подачи жидкости выполнена переходящей в диффузор, на торце которого расположена кольцевая насадка в форме сходящейся к оси корпуса осесимметричной головки. Газовое сопло, имеющее кольцевую щелевую форму, расположено на выходе из кольцевой камеры и образовано корпусом и наружной границей кольцевой насадки, которая ниже газового сопла имеет вогнутую форму границы, труба для подачи жидкости оснащена дополнительным патрубком для подмешивания к основной жидкости другой жидкости на распыливание, кольцевая камера для сжатого газа оснащена дополнительным патрубком для подачи в нее другого газа или пара, патрубки для подвода сжатого газа и пара имеют оси, смещенные относительно плоскости симметрии форсунки, осуществляя тангенциальный подвод газа и пара в газовую камеру (патент RU 2390386, МПК B05B 7/10, опубл. 2010).Closest to the proposed utility model in terms of technical nature and the achieved result (prototype) is a pneumatic nozzle containing a housing with an inner annular chamber, a pipe, a fluid supply pipe mounted along the axis of the housing, and a gas nozzle. In this case, the pipe is intended for supplying compressed gas to the chamber body. The fluid supply pipe is made into a diffuser, at the end of which there is an annular nozzle in the form of an axisymmetric head converging to the axis of the housing. A gas nozzle having an annular slotted shape is located at the outlet of the annular chamber and is formed by the housing and the outer boundary of the annular nozzle, which has a concave boundary below the gas nozzle, the pipe for supplying liquid is equipped with an additional nozzle for mixing another liquid into the main liquid for spraying, ring the chamber for compressed gas is equipped with an additional nozzle for supplying another gas or steam to it, the nozzles for supplying compressed gas and steam have axes offset relative to the plane of symmetry and a nozzle, realizing a tangential supply of gas and steam in the gas chamber (patent RU 2390386, IPC B05B 7/10, publ. 2010).

Недостатком описанной пневматической форсунки является невысокое качество распыливания топлива, обусловленное низкой интенсивностью и непродолжительностью перемешивания жидкостной и газовой струй вследствие образования вращения газовой струи на выходе из сопла путем тангенциального подвода газа и пара в газовую камеру и осуществления взаимодействия жидкостной и газовой струй за пределами форсунки.The disadvantage of the described pneumatic nozzle is the low quality of atomization of the fuel, due to the low intensity and short mixing of the liquid and gas jets due to the formation of rotation of the gas jet at the outlet of the nozzle by tangential supply of gas and steam into the gas chamber and the interaction of the liquid and gas jets outside the nozzle.

Предлагаемая полезная модель решает задачу улучшения качества распыливания топлива.The proposed utility model solves the problem of improving the quality of atomization of fuel.

Для достижения указанного технического результата в пневматической форсунке, содержащей корпус с внутренней кольцевой камерой, патрубок, трубу для подачи жидкости, установленную по оси корпуса, насадку и сопло, патрубок для подачи воздуха закреплен в корпусе под прямым углом к продольной оси форсунки, сопло, наружная цилиндрическая поверхность которого выполнена ступенчатой формы с кольцевым пазом в месте изменения диаметра, жестко закреплено частью меньшего диаметра во внутренней кольцевой камере корпуса посредством резьбового соединения, а внутренняя поверхность сопла образована входным и выходным усеченными конусами, обращенными меньшими основаниями друг к другу, сопряженными с кольцевым участком, труба для подачи жидкости, имеющая на части наружной поверхности резьбу, одним концом зафиксирована в отверстии корпуса размещенной снаружи контргайкой, а другим концом расположена внутри сопла и выполнена с внутренним диаметром сначала сужающимся по направлению движения жидкости, затем расширяющимся к торцу, находящемуся в области сопряжения кольцевого участка с меньшим основанием выходного усеченного конуса сопла, причем насадка выполнена в виде плавно изогнутых вдоль оси пластин, равномерно установленных и жестко закрепленных меньшими основаниями на конце трубы, расположенном внутри сопла, и упирающихся большими основаниями на кольцевой участок внутренней поверхности сопла.To achieve the specified technical result in a pneumatic nozzle containing a housing with an inner annular chamber, a nozzle, a pipe for supplying fluid installed along the axis of the housing, a nozzle and a nozzle, a nozzle for supplying air is fixed in the housing at right angles to the longitudinal axis of the nozzle, nozzle, outer the cylindrical surface of which is made in a stepped form with an annular groove at the point of diameter change, is rigidly fixed by a part of a smaller diameter in the inner annular chamber of the housing by means of a threaded joint inertia, and the inner surface of the nozzle is formed by inlet and outlet truncated cones facing smaller bases to each other, conjugated with an annular portion, a fluid supply pipe having a thread on a part of the outer surface is fixed at one end of the housing by a lock nut located outside and the other end located inside the nozzle and made with an inner diameter first tapering in the direction of fluid motion, then expanding to the end located in the area of conjugation of the annular section with enshim base output frustoconical nozzle, wherein the nozzle is formed as a smoothly curved along the axis of the plate, and uniformly set smaller bases rigidly fixed on the end of the pipe, located inside the nozzle, and a large bases abutting on the annular portion of the inner surface of the nozzle.

Улучшение качества распыливания топлива обусловлено возможностью осуществления мелкости распыла топлива за счет интенсивного и длительного перемешивания топливной струи и воздушных вихрей в сопле до выхода из форсунки и достигается тем, что патрубок для подачи воздуха закреплен в корпусе под прямым углом к продольной оси форсунки, сопло, наружная цилиндрическая поверхность которого выполнена ступенчатой формы с кольцевым пазом в месте изменения диаметра, жестко закреплено частью меньшего диаметра во внутренней кольцевой камере корпуса посредством резьбового соединения, а внутренняя поверхность сопла образована входным и выходным усеченными конусами, обращенными меньшими основаниями друг к другу, сопряженными с кольцевым участком, труба для подачи жидкости, имеющая на части наружной поверхности резьбу, одним концом зафиксирована в отверстии корпуса размещенной снаружи контргайкой, а другим концом расположена внутри сопла и выполнена с внутренним диаметром сначала сужающимся по направлению движения жидкости, затем расширяющимся к торцу, находящемуся в области сопряжения кольцевого участка с меньшим основанием выходного усеченного конуса сопла, причем насадка выполнена в виде плавно изогнутых вдоль оси пластин, равномерно установленных и жестко закрепленных меньшими основаниями на конце трубы, расположенном внутри сопла, и упирающихся большими основаниями на кольцевой участок внутренней поверхности сопла.Improving the quality of fuel atomization is due to the possibility of finer atomization of the fuel due to intensive and prolonged mixing of the fuel stream and air vortices in the nozzle before exiting the nozzle and is achieved by the fact that the air supply pipe is fixed in the housing at right angles to the longitudinal axis of the nozzle, nozzle, outer the cylindrical surface of which is made in a stepped form with an annular groove at the point of diameter change, is rigidly fixed by a part of a smaller diameter in the inner annular chamber of the core a mustache by means of a threaded connection, and the inner surface of the nozzle is formed by inlet and outlet truncated cones facing smaller bases to each other, conjugated with an annular portion, a fluid supply pipe having a thread on a part of the outer surface is fixed at one end of the housing with a lock nut located outside, and the other end is located inside the nozzle and is made with an inner diameter first tapering in the direction of fluid motion, then expanding to the end face located in the region opryazheniya annular portion with a smaller base of the truncated cone of the nozzle outlet, wherein the nozzle is formed as a smoothly curved along the axis of the plate, and uniformly set smaller bases rigidly fixed on the end of the pipe, located inside the nozzle, and a large bases abutting on the annular portion of the inner surface of the nozzle.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 изображена пневматическая форсунка, продольный разрез; на фиг. 2 - тоже, разрез А-А.The proposed utility model is illustrated by the drawing, in which in FIG. 1 shows a pneumatic nozzle, a longitudinal section; in FIG. 2 - also, section AA.

Пневматическая форсунка содержит корпус 1 с внутренней кольцевой камерой, патрубок 2, трубу 3 для подачи жидкости, установленную по оси корпуса 1, насадку 4 и сопло 5. Патрубок 2 предназначен для подачи воздуха и закреплен в корпусе 1 под прямым углом к продольной оси форсунки, например, с помощью сварки, воздух подается в него под давлением с помощью ресивера (на чертеже не показан). Сопло 5, наружная цилиндрическая поверхность которого выполнена ступенчатой формы с кольцевым пазом 6 в месте изменения диаметра, жестко закреплено частью меньшего диаметра во внутренней кольцевой камере корпуса 1 посредством резьбового соединения, а внутренняя поверхность сопла 5 образована входным 7 и выходным 8 усеченными конусами, обращенными меньшими основаниями друг к другу, сопряженными с кольцевым участком 9. Труба 3 для подачи маловязких или сильновязких жидкостей и суспензий, например, ВУТ, имеющая на части наружной поверхности резьбу, одним концом зафиксирована в отверстии корпуса 1 размещенной снаружи контргайкой 10, а другим концом расположена внутри сопла 5 и выполнена с внутренним диаметром сначала сужающимся по направлению движения жидкости, затем расширяющимся к торцу, находящемуся в области сопряжения кольцевого участка 9 с меньшим основанием выходного 8 усеченного конуса сопла 5. Насадка 4 выполнена в виде плавно изогнутых вдоль оси пластин, равномерно установленных и жестко закрепленных меньшими основаниями на конце трубы 3, расположенном внутри сопла 5, и упирающихся с посадкой большими основаниями на кольцевой участок 9 внутренней поверхности сопла 5. Закрепление форсунки на стене топочной камеры котла (на чертеже не показан) осуществляется посредством щита 11, размещенного в кольцевом пазу 6 сопла 5. Предлагаемая конструкция форсунки обеспечивает возможность регулирования параметров факела путем изменения в сопле 5 положения трубы 3 для подачи жидкости поворотом посредством резьбы, расположенной на части наружной поверхности трубы 3, и фиксацией нового положения контргайкой 10.The pneumatic nozzle comprises a housing 1 with an inner annular chamber, a nozzle 2, a pipe 3 for supplying liquid installed along the axis of the housing 1, a nozzle 4 and a nozzle 5. The nozzle 2 is designed to supply air and is fixed in the housing 1 at right angles to the longitudinal axis of the nozzle, for example, by welding, air is supplied to it under pressure using a receiver (not shown in the drawing). The nozzle 5, the outer cylindrical surface of which is stepped in shape with an annular groove 6 at the point of diameter change, is rigidly fixed with a smaller diameter in the inner annular chamber of the housing 1 by means of a threaded connection, and the inner surface of the nozzle 5 is formed by the inlet 7 and outlet 8 truncated cones, facing smaller bases to each other associated with the annular section 9. Pipe 3 for supplying low-viscosity or highly viscous liquids and suspensions, for example, VUT, having part of the outer surface a screw, one end is fixed in the hole of the housing 1 externally secured by a lock nut 10, and the other end is located inside the nozzle 5 and is made with an inner diameter that first tapers in the direction of fluid movement, then expands to the end located in the mating area of the annular section 9 with a smaller base of the outlet 8 truncated cone of the nozzle 5. The nozzle 4 is made in the form of plates smoothly curved along the axis, uniformly installed and rigidly fixed with smaller bases at the end of the pipe 3 located inside the nozzle 5, and resting against the landing with large bases on the annular section 9 of the inner surface of the nozzle 5. The nozzle is fixed on the wall of the boiler combustion chamber (not shown in the drawing) by means of a shield 11 placed in the annular groove 6 of the nozzle 5. The proposed nozzle design makes it possible to control the parameters of the torch by changes in the nozzle 5 of the position of the pipe 3 for supplying fluid by rotation by means of a thread located on a part of the outer surface of the pipe 3, and fixing the new position with a lock nut 10.

Пневматическая форсунка работает следующим образом.Pneumatic nozzle operates as follows.

По топливной магистрали (на чертеже не показана) ВУТ подается под давлением во внутреннюю полость трубы 3, двигаясь по которой, топливо проходит через участки на конце трубы 3, находящейся внутри сопла 5, выполненные с внутренним диаметром сначала сужающимся, а затем расширяющимся к торцу, благодаря чему образуется область повышенного давления, приводящая к увеличению скорости топливной струи на выходе из трубы 3. Это позволяет сократить изнашивание форсунки при использовании суспензии, содержащей абразивные частицы. Через патрубок 2 воздух под давлением подается во внутреннюю кольцевую камеру корпуса 1, двигаясь по которой, попадает во входной 7 усеченный конус сопла 5 и проходит между плавно изогнутыми вдоль оси пластинами насадки 4, формируя вихрь. Интенсивное и длительное перемешивание топливной струи с воздушным вихрем происходит в выходном 8 усеченном конусе сопла 5 с последующим выходом факела из сопла 5 форсунки в топочную камеру котла. Практическое использование полезной модели связано с процессом сжигания водоугольных отходов, которые образуются при добычи угля в шахтах, а также как способ сжигания менее качественных сортов угля, позволяя утилизировать отходы от добычи угля эффективно сжигая водоугольную суспензию.Along the fuel line (not shown), the fuel-injection pump is supplied under pressure to the internal cavity of the pipe 3, moving along which, the fuel passes through the sections at the end of the pipe 3 located inside the nozzle 5, made with the inner diameter tapering and then expanding towards the end, due to which a high pressure region is formed, which leads to an increase in the speed of the fuel stream at the outlet of the pipe 3. This reduces the wear of the nozzle when using a suspension containing abrasive particles. Through the nozzle 2, air under pressure is supplied to the inner annular chamber of the housing 1, moving along which, the truncated cone of the nozzle 5 enters the inlet 7 and passes between the nozzle plates 4 smoothly curved along the axis, forming a vortex. Intensive and prolonged mixing of the fuel jet with an air vortex occurs in the output 8 of the truncated cone of the nozzle 5 with the subsequent exit of the torch from the nozzle 5 of the nozzle into the combustion chamber of the boiler. The practical use of the utility model is associated with the process of burning water-coal wastes that are generated during coal mining in mines, and also as a way of burning lower-quality varieties of coal, making it possible to utilize waste from coal mining by effectively burning a coal-water suspension.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет улучшить качество распыливания топлива.Thus, the use of the proposed utility model can improve the quality of atomization of fuel.

Claims

Pneumatic nozzle comprising a housing with an inner annular chamber, a nozzle, a fluid supply pipe mounted along the axis of the housing, a nozzle and a nozzle, characterized in that the air supply nozzle is fixed in the housing at right angles to the longitudinal axis of the nozzle, nozzle, outer cylindrical surface which is made in a stepped form with an annular groove at the place of diameter change, is rigidly fixed by a part of a smaller diameter in the inner annular chamber of the housing by means of a threaded connection, and the inner surface l the nozzle is formed by inlet and outlet truncated cones facing smaller bases to each other, mating with the annular portion, a fluid supply pipe having a thread on a part of the outer surface is fixed at one end of the housing by a lock nut located outside, and the other end is located inside the nozzle and made with an inner diameter, first tapering in the direction of fluid motion, then expanding to the end located in the area of conjugation of the annular section with a smaller base of the output echennogo cone nozzle, the nozzle is formed as a smoothly curved along the axis of the plate, and uniformly set smaller bases rigidly fixed on the end of the pipe, located inside the nozzle, and a large bases abutting on the annular portion of the inner surface of the nozzle.