RU199571U1

RU199571U1 - Centrifugal nozzle

Info

Publication number: RU199571U1
Application number: RU2020107279U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Бурдыкин; Вячеслав Геннадиевич Козлов
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2020-09-08

Abstract

Полезная модель относится к средствам распыливания жидкостей и смесей и может применяться в энергетических установках, химической промышленности. Центробежная форсунка содержит корпус с дроссельным отверстием и камеру смешения. В корпусе форсунки установлена направляющая втулка, и в ней размещен шнек, который имеет цилиндрическую и коническую поверхности, в корпусе шнека выполнено осевое сужающееся отверстие в виде сопла для подачи газа, при этом шнек имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса форсунки, спиральная лента шнека выполнена из эластомера и жестко связана с корпусом форсунки и корпусом шнека, в корпусе форсунки выполнено радиальное отверстие для подачи топлива, и в форсунке установлен регулировочный винт с осевым и радиальными отверстиями для подачи газа и контргайка, при этом в осевом отверстии шнека и регулировочного винта установлен шнек и пружина, и в регулировочном винте выполнены два тангенциальных канала. Для повышения качества смесеобразования топливовоздушной смеси в корпусе шнека форсунки выполнены два отверстия под углом α, равным 15…24° к оси форсунки для подачи воздуха из осевого отверстия корпуса шнека в межвитковую полость шнека. И два отверстия, выполненные по касательной к внутренней поверхности сопла, для подачи топливовоздушной смеси из межвитковой полости шнека в сужающее отверстие в виде сопла.Полезная модель позволяет повысить качество топливовоздушной смеси, это положительно сказывается на процессы начала воспламенения и сгорания и, как следствие, повышения экономичности энергетической установки. 4 ил.The utility model relates to the means for spraying liquids and mixtures and can be used in power plants and the chemical industry. The centrifugal nozzle contains a body with a throttle hole and a mixing chamber. A guide sleeve is installed in the nozzle body, and a screw is placed in it, which has a cylindrical and conical surface, an axial tapering hole is made in the screw body in the form of a nozzle for gas supply, while the screw has the ability to axially move relative to the nozzle body, the spiral tape of the screw is made of elastomer and is rigidly connected to the nozzle body and the auger body, a radial hole for fuel supply is made in the nozzle body, and an adjusting screw with axial and radial holes for gas supply and a lock nut are installed in the nozzle, while a screw is installed in the axial hole of the auger and adjusting screw and spring, and two tangential channels are made in the adjusting screw. To improve the quality of air-fuel mixture mixing, two holes are made in the nozzle auger body at an angle α equal to 15 ... 24 ° to the nozzle axis for supplying air from the auger body axial hole to the auger turn-to-turn cavity. And two holes, made tangentially to the inner surface of the nozzle, for supplying the fuel-air mixture from the turn-to-turn cavity of the screw to the narrowing hole in the form of a nozzle. A useful model allows you to improve the quality of the fuel-air mixture, this has a positive effect on the processes of ignition and combustion and, as a result, increase efficiency of the power plant. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к средствам распыливания жидкостей, смесей и может применяться в химической промышленности, а также может быть использована в системе топливоподачи различных энергетических устройствах. Из наиболее близких к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является центробежная форсунка, содержащая корпус с дроссельным отверстием в корпусе форсунки размещена направляющая втулка, в которой установлен шнек, имеющий цилиндрическую и коническую поверхности, в корпусе шнека выполнено осевое сужающее отверстие в виде сопла для подачи газа, при этом шнек имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса форсунки, спиральная лента шнека выполнена из эластомера и жестко связана с корпусом форсунки и корпусом шнека, в корпусе форсунки выполнено радиальное отверстие для подачи топлива, и в форсунке установлен регулировочный винт с осевым отверстием для подачи газа и контргайка, в осевом отверстии шнека установлен шнек и пружина, и в регулировочном винте выполнены два тангенциальных канала. (Патент на полезную модель РФ №166129, F23D 11/10, F23D 11/36, заявл. 09.03.2016, опубл. 20.11.2016).The utility model relates to the means for spraying liquids, mixtures and can be used in the chemical industry, and can also be used in the fuel supply system of various energy devices. Of the closest to the claimed in technical essence and the achieved positive effect is a centrifugal nozzle containing a body with a throttle hole in the nozzle body there is a guide sleeve in which a screw is installed, having a cylindrical and conical surface, an axial narrowing hole is made in the screw body in the form of a nozzle for gas supply, while the auger has the ability to axially move relative to the nozzle body, the spiral tape of the auger is made of elastomer and is rigidly connected to the nozzle body and the auger body, a radial hole is made in the nozzle body for fuel supply, and an adjusting screw with an axial hole is installed in the nozzle gas supply and lock nut, a screw and a spring are installed in the axial hole of the screw, and two tangential channels are made in the adjusting screw. (Patent for utility model of the Russian Federation No. 166129, F23D 11/10, F23D 11/36, filed 03/09/2016, publ. 11/20/2016).

Недостатком форсунки является некачественное распыливание топлива. Это приводит к неоднородности топливовоздушной смеси и, как следствие, некачественное смесеобразование и снижение экономичности энергетической установки.The disadvantage of the injector is poor quality fuel atomization. This leads to inhomogeneity of the air-fuel mixture and, as a consequence, poor-quality mixture formation and a decrease in the efficiency of the power plant.

Задачей полезной модели является повышение топливной экономичности энергетической установки. Техническое решение направлено на улучшение качества смесеобразования и распыливания топлива.The task of the utility model is to improve the fuel efficiency of the power plant. The technical solution is aimed at improving the quality of mixture formation and fuel atomization.

Технический результат достигается тем, что центробежная форсунка, содержащая корпус с дроссельным отверстием в корпусе форсунки размещена направляющая втулка, в которой установлен шнек, имеющий цилиндрическую и коническую поверхности, в корпусе шнека выполнено осевое сужающее отверстие в виде сопла для подачи газа, при этом шнек имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса форсунки, спиральная лента шнека выполнена из эластомера и жестко связана с корпусом форсунки и корпусом шнека, в корпусе форсунки выполнено радиальное отверстие для подачи топлива и в форсунке установлен регулировочный винт с осевым и радиальными отверстиями для подачи газа и контргайка, согласно полезной модели в корпусе шнека форсунки выполнены два отверстия для подачи воздуха из осевого отверстия корпуса в межвитковую полость, при этом угол наклона оси отверстия равен углу подъема ленты шнека и находится в пределах 15…24°; и два отверстия для подачи топливовоздушной смеси из межвитковой полости шнека в сужающее отверстие в виде сопла и эти отверстия выполнены по касательной к внутренней поверхности сопла.The technical result is achieved in that a centrifugal nozzle containing a body with a throttle hole in the nozzle body is a guide sleeve, in which a screw is installed, having a cylindrical and conical surface, an axial narrowing hole is made in the screw body in the form of a nozzle for gas supply, while the screw has the possibility of axial movement relative to the nozzle body, the spiral tape of the auger is made of elastomer and is rigidly connected with the nozzle body and the auger body, a radial hole is made in the nozzle body for fuel supply, and an adjusting screw with axial and radial holes for gas supply and a lock nut are installed in the nozzle, according to the utility model has two holes in the nozzle auger body for supplying air from the axial hole of the body to the turn-to-turn cavity, while the angle of inclination of the axis of the hole is equal to the lifting angle of the auger belt and is within 15 ... 24 °; and two holes for supplying the fuel-air mixture from the interturn cavity of the screw to the narrowing hole in the form of a nozzle, and these holes are made tangentially to the inner surface of the nozzle.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков является повышение качества топливовоздушной смеси в камере сгорания и, как следствие, повышение экономичности энергетической установки.The technical result provided by the above set of features is to improve the quality of the air-fuel mixture in the combustion chamber and, as a result, to increase the efficiency of the power plant.

Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами центробежной форсунки, гдеThe technical essence of the claimed utility model is illustrated by drawings of a centrifugal nozzle, where

Фиг. 1 - центробежная форсунка;FIG. 1 - centrifugal nozzle;

Фиг. 2 - разрез А-А форсунки;FIG. 2 - section A-A of the nozzle;

Фиг. 3 - разрез Б-Б форсунки.FIG. 3 - section B-B of the nozzle.

Фиг. 4 - разрез В-В.FIG. 4 - section B-B.

Заявляемая форсунка содержит корпус 1, радиальное отверстие 2 для подачи топлива, дроссельное отверстие 3, коническая камера смешения 4, корпус шнека 5, ленту шнека 6 из эластомера. В корпусе шнека 5 выполнено осевое сужающееся отверстие в виде сопла 7. Корпус шнека 5 имеет цилиндрическую 8 и коническую 9 поверхности. В корпусе форсунки 1 установлена центрирующая втулка 10, которая накидной гайкой 11 через прокладку 12 фиксируется относительно корпуса форсунки 1. В накидной гайке 11 установлен регулировочный винт 13 с осевым отверстием 14 и тангенциальными каналами 15 и кольцевой проточкой 16, через которые осуществляется подача газа к соплу 7. Регулировочный винт 13 фиксируется контргайкой 17. В накидной гайке 11 выполнено отверстие 18 для подачи газа в кольцевую проточку 16. В осевом отверстии 14 установлен шнек 19 и пружина 20. Пружина 20 обеспечивает фиксированное нахождение шнека 19 в крайнем правом положении в процессе работы форсунки при различных давлениях газа. Это обеспечивает стабильное течение потока газа между витками ленты шнека 19 и на выходе из шнека, что положительно сказывается на качестве смесеобразования. В корпусе шнека 5 выполнены два отверстия 21 под углом α к оси форсунки, для подачи воздуха из осевого сужающего отверстия в межвитковую полость ленты шнека 6. При этом угол α равен углу подъема ленты шнека 19 и составляет 15…24°. Выполнение данных отверстий обеспечивает более ранний момент начала перемешивания воздуха и топлива, что позволяет получить более качественную топливовоздушную смесь. Через отверстия 22 осуществляется подача топливовоздушной смеси из межвитковой полости шнека 6 в сужающее отверстие в виде сопла 7, это позволяет увеличить время взаимодействия топливовоздушной смеси с воздухом. Отверстия 22 выполняются касательными к конической поверхности сопла 7.The inventive nozzle contains a housing 1, a radial hole 2 for fuel supply, a throttle hole 3, a conical mixing chamber 4, a screw body 5, a screw tape 6 made of elastomer. In the housing of the screw 5, an axial tapering hole is made in the form of a nozzle 7. The housing of the screw 5 has a cylindrical 8 and a conical 9 surface. In the nozzle body 1, a centering sleeve 10 is installed, which is fixed with a cap nut 11 through a gasket 12 relative to the nozzle body 1. An adjusting screw 13 with an axial hole 14 and tangential channels 15 and an annular groove 16 is installed in the cap nut 11, through which gas is supplied to the nozzle 7. The adjusting screw 13 is fixed with a lock nut 17. A hole 18 is made in the cap nut 11 for supplying gas to the annular groove 16. A screw 19 and a spring 20 are installed in the axial hole 14. The spring 20 ensures that the screw 19 is fixed in the extreme right position during the operation of the nozzle at different gas pressures. This ensures a stable flow of gas flow between the turns of the tape of the screw 19 and at the outlet of the screw, which has a positive effect on the quality of mixture formation. In the screw body 5, two holes 21 are made at an angle α to the nozzle axis, for supplying air from the axial narrowing hole to the interturn cavity of the auger tape 6. The angle α is equal to the lifting angle of the auger tape 19 and is 15 ... 24 °. Making these holes provides an earlier moment of the beginning of mixing of air and fuel, which makes it possible to obtain a higher quality fuel-air mixture. Through the holes 22, the fuel-air mixture is supplied from the inter-turn cavity of the screw 6 into the narrowing hole in the form of a nozzle 7, this makes it possible to increase the time of interaction of the air-fuel mixture with air. The holes 22 are made tangent to the conical surface of the nozzle 7.

Заявляемая центробежная форсунка работает следующим образом.The inventive centrifugal nozzle works as follows.

Подача топлива осуществляется через радиальное отверстие 2 в корпусе 1 форсунки во внешнюю полость между лентой шнека 6. Вращающийся поток топлива из винтовой внешней полости шнека поступает в камеру смешения 4. Одновременно в камеру смешения 4 подается газ, который поступает под давлением через отверстие 18, кольцевую проточку 16, тангенциальные каналы 15, между лентой шнека 19 и сужающее отверстие в виде сопла 7. Выполнение тангенциальных каналов 15 обеспечивает вращательное движение потока газа в осевом отверстии 14, что уменьшает сопротивление при движении газа между витками ленты шнека 19. По мере движения газа в межвитковой плоскости шнека 19 часть газа поступает через отверстие 21 в межвитковую полость ленты шнека 6. При дальнейшем движении топливовоздушной смеси в межвитковой полости шнека 6 увеличивается время смешивания этих компонентов. При достижении смесью отверстия 22 часть ее поступает через это отверстие в сужающее отверстие в виде сопла 7, а оставшаяся часть поступает в коническую камеру смешения 4 и далее в дроссельное отверстие 3. Это позволяет увеличить время взаимодействия смеси с воздухом.The fuel is supplied through the radial hole 2 in the nozzle body 1 into the outer cavity between the tape of the screw 6. The rotating fuel flow from the screw outer cavity of the screw enters the mixing chamber 4. At the same time, the gas is supplied to the mixing chamber 4, which is supplied under pressure through the hole 18, annular groove 16, tangential channels 15, between the tape of the screw 19 and the narrowing hole in the form of a nozzle 7. The execution of the tangential channels 15 provides a rotational movement of the gas flow in the axial hole 14, which reduces the resistance when the gas moves between the turns of the tape of the screw 19. As the gas moves in the turn-to-turn plane of the screw 19, part of the gas enters through the hole 21 into the turn-to-turn cavity of the tape of the screw 6. With the further movement of the fuel-air mixture in the turn-to-turn cavity of the screw 6, the mixing time of these components increases. When the mixture reaches the hole 22, part of it enters through this hole into the narrowing hole in the form of a nozzle 7, and the remaining part enters the conical mixing chamber 4 and further into the throttle hole 3. This increases the time of interaction of the mixture with air.

В результате взаимодействия вращающихся потоков при выходе смеси через дроссельное отверстие 3 происходит распад струи на мелкодисперсные фракции (капли). Размер капель может изменяться за счет корректирования скорости газового потока выходящего из сопла 7. Скорость газового потока может изменяться за счет регулирования давления газа. Количество топливовоздушной смеси, подаваемого в камеру сгорания, регулируется положением шнека 5 относительно корпуса форсунки 1. Для этого отворачивается контргайка 16 и вращением регулировочного винта 13 изменяется положение шнека. При перемещении шнека изменяется площадь проходного сечения в зазоре между конусными поверхностями корпуса форсунки и шнека.As a result of the interaction of the rotating flows when the mixture exits through the throttle hole 3, the jet breaks up into fine fractions (drops). The droplet size can be varied by adjusting the gas flow rate exiting the nozzle 7. The gas flow rate can be changed by adjusting the gas pressure. The amount of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is regulated by the position of the screw 5 relative to the nozzle body 1. For this, the lock nut 16 is unscrewed and the position of the screw is changed by rotating the adjusting screw 13. When the auger moves, the flow area in the gap between the tapered surfaces of the nozzle body and the auger changes.

Размеры капель топлива, распыливаемых за счет центробежного эффекта, при истечении топлива и газа значительно меньше по размеру, чем при впрыскивании топлива через дроссельное отверстие без центробежного эффекта истечения газа.The sizes of fuel droplets atomized due to the centrifugal effect during the outflow of fuel and gas are significantly smaller in size than when fuel is injected through the throttle hole without the centrifugal effect of gas outflow.

Увеличение времени перемешивания топлива с воздухом в корпусе форсунки позволяет получить более качественную топливовоздушную смесь перед началом воспламенения, что положительно сказывается на процессе сгорания.An increase in the time of mixing the fuel with air in the nozzle body allows obtaining a better-quality fuel-air mixture before the start of ignition, which has a positive effect on the combustion process.

Таким образом, предполагаемая полезная модель позволяет получить мелкодисперсное распыливание топлива, что обеспечивает более качественное смесеобразование и, как следствие, повышение экономичности энергетической установки.Thus, the proposed utility model makes it possible to obtain a finely dispersed atomization of fuel, which ensures a better mixture formation and, as a consequence, an increase in the efficiency of the power plant.

Claims

A centrifugal nozzle containing a body with a throttle hole, a guide sleeve is placed in the nozzle body, in which a screw is installed, which has a cylindrical and conical surface, an axial narrowing hole is made in the screw body in the form of a nozzle for gas supply, while the screw has the ability to axially move relative to the body nozzles, the spiral tape of the auger is made of elastomer and is rigidly connected to the nozzle body and the auger body, a radial hole for fuel supply is made in the nozzle body, and an adjusting screw with an axial hole for gas supply and a lock nut are installed in the nozzle, a screw is installed in the axial hole of the auger and a spring, and two tangential channels are made in the adjusting screw, characterized in that two holes are made in the nozzle auger body for supplying air from the axial hole of the body to the turn-to-turn cavity, while the angle of inclination of the axis of the hole is equal to the lifting angle of the auger belt and is within 15 ... 24 °; and two holes for supplying the fuel-air mixture from the interturn cavity of the screw to the narrowing hole in the form of a nozzle, and these holes are made tangentially to the inner surface of the nozzle.