Способ газификации топливной смеси и устройство для его осуществления

 

Изобретение позволяет увеличить интенсивность испарения, насыщения и гомогенизации компонентов топливной .смеси. Газификация топлива проводится во взаимно-вращающихся и пересекаю15 (Л ОО СП о со 05 S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Р 02 М 25/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н A BTOPCH0IVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(21) 39477 77/25-06 (22) 26.08.85 (46) 07.11 ° 87. Бюл. У 41 (75) Н.И.Бугай, С.И.Кобылянский и А.Н.Бугай (53) 621.43.036(088.8) (56) Патент США и 4003969, кл. F 02И 25/02, опублик. 1977.

„„SU„„1350376 А 1 (54) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ТОПЛИВНОЙ

СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет увеличить интенсивность испарения, насыщения и гомогенизации компонентов топливной смеси. Газификация топлива проводится во взаимно-вращающихся и пересекаю13503/6 щихся потоках топлива, воды и атмосферного воздуха. Торообразное вихревое движение создается наружной поверхностью полых усеченных гиперболоидов вращения 9 и 10. В результате их движения образуются зоны 37 пониженного давления в виде торов, расположенных в горизонтальной плоскости вращения бигиперболоида. Вертикальное осевое движение образуется ячеистыми

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам гаэификации топливной смеси и устройствам для их осуществления.

Цель изобретения — увеличение интенсивности испарения, насыщения и гомогенизации компонентов топливной смеси.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для реализации способа газификации топливной смеси.

Устройство содержит корпус 1 с испарительной камерой 2, камерами отбора гаэифицированной топливной смеси 3, подачи воздуха 4, топлива 5 и воды 6. Камеры отбора газифицированной топливной смеси 3 и подачи воздуха 4 расположены над испарительной камерой . 2, а камеры подачи топлива 5 и воды 6 расположены под испарительной камерой 2.

В корпусе 1 вертикально установлен полый приводной вал 7 (привод вала 7 не показан) с доэировочными отверстиями подачи компонентов топливной смеси, проходящей через все камеры. На валу

7 закреплен рабочий орган 8, расположенный в испарительной камере 2.

Рабочий орган 8 выполнен в виде полого усеченного бигиперболоида вращения, состоящего из двух усеченных полых гиперболоидов 9 и 10, которые установлены по отношению друг к другу большими основаниями с зазором, в котором установлена мешалка 11 с ячеистыми лопастями 12, выполненными в виде колец, расположенных по окружности большого основания бигиперболоида. Полый усеченный бигиперболоид лопастями 12 мешалки I1 и гиперболоидами вращения, которые при вращении образуют вертикальное перемещение потоков в зоне 38, находящихся под давлением, создаваемым рабочим органом 8. В верхней и нижней частях.испарительной камеры 2 вокруг полого приводного вала 7 образуется вихревая воронка 39 пониженного давления.

2 с. и 2 э ° и. ф-лы, 1 ил.

2 и мешалка 11 с ячеистыми лопастями 12 образуют. внутреннюю вакуумную полость

13 рабочего органа 8.

Полый вал 7 при помощи дозировочных отверстий соединяет камеры подачи воздуха 4, топлива 5 и воды 6 с внутренней полостью 13 рабочего органа 8, а перепускные каналы 14 соединяют испарительную камеру 2 с камерой

10 3 отбора газифицированной топливной смеси.

Для обеспечения подачи компонентов топливной смеси устройство содержит топливный бак 15 и бак 16 для хране15 ния воды, фильтры для очистки топлива 17, воды 18 и воздуха 19, клапаны для перекрытия подачи топлива 20 и воды 21 и жиклеры 22 и 23, установленные на трубопроводах 24 и 25 и

20 соединенные с камерами подачи топлива

5 и воды 6, а также жиклер 26, установленный в воздушном кгчале 27 и расположенный до воздушной заслонки

28, размещенной во впускном трубо25.проводе 29, и обеспечивающий подачу атмосферного воздуха в камеру 4 подачи воздуха.

Во впускном трубопроводе 29 установлены смеситель 30, имеющий дрос30 сельную заслонку 31, и диффузор 32.

Полость камеры 3 отбора гаэифицированной топливной смеси соединена при помощи воздушного канала 33 через воздушную заслонку 34 с воздушным

Зб каналом 27, а при помощи топливного газопровода 35 через жиклер 36 — с диффузором 32.

Грибовидное вихревое движение потока воздуха образует торообразную

0376

10

20

30

50

55 з

13.5 воздушную зону 37. Вертикальное осевое вихревое движение потока воздуха образует вихревую зону 38 с вихревой воздушной воронкой 39 потока горячей смеси.

Устройство работает следующим образом.

При вращении полого приводного вала 7 с рабочим органом 8 под действием центробежных сил в испарительной камере 2 формируется интенсивное грибовидное вихревое движение потоков воздуха, а во внутренней полости 13 образуется зона разрежения.

Торообразное вихревое движение соз. дается наружной поверхностью полых усеченных гиперболоидов 9 и 10 вращения. В результате их движения образуются зоны 37 пониженного давления в виде торов, расположенных в горизонтальной плоскости вращения бигиперболоида.

Вертикальное осевое движение образуется ячеистыми лопастями 12 мешалки

11 и гиперболоидами 9 и 10 вращения, которые при вращении образуют вертикальное перемещение потоков в зоне

38, находящихся под давлением, создаваемым рабочим органом 8, и вихревую воронку 39 пониженного давления в верхней и нижней частях испарительной камеры 2 вокруг полого приводного вала 7.

Таким образом, зоны пониженного давления в виде вихревых тора и воронки 39 образуют у гиперболоида 9 вращения зону пониженного давления в виде гриба, а в верхней половине испарительной камеры 2 у гиперболоида

10 .вращения — зону пониженного давления в виде перевернутого гриба.

При поступлении жидкой фазы в испарительную камеру 2 вихревая воронка 39 в верхней ее:части заполняется газовой фазой, а нижняя †.жидкой фазой.

Сформированное в нижней половине испарительной камеры 2 грибовидное вихревое движение способствует интенсификации процессов турбулизации по всему объему испарительной камеры 2 и газификации топливной смеси.

В начальный момент вращения рабочего органа 8 во внутренней его полости 13 образуется зона пониженного давления и грибовидное вихревое движение потоков в испарительной камере 2» в результате чего происходит всасывание топлива и компонентЬв из камер подачи воздуха 4, топлива 5 и воды 6 во внутреннюю полость 13 рабочего органа 8 через доэировочные отверстия полого приводного вала 7.

Под действием центробежных сил эти компоненты выбрасываются в зону ячеистых лопастей 12, где происходит их интенсивное смешивание, диспергирование и подача образованной топливно-водяной-воздушной смеси в воздушный объем испарительной камеры 2.

В результате этого происходит интенсивное испарение топлива и воды.

Диспергированная топливно-водянаявоэдушная смесь попадает на наружные поверхности бигиперболоида вращения, который под действием центробежных сил обеспечивает центростремительное ускорение перемешиваемым компонентам.

В дальнейшем более плотные компоненты получают большее ускорение, a ëåãêèå компоненты испаряются с наружных поверхностей усеченных гиперболоидов 9 и 10 с меньшей скоростью. В результате этого при смешивании воздуха с жидким топливом и водой и их диспергированием в испарительную камеру 2 у гиперболических поверхностей обраэуется торообразная вихревая зона 37 пониженного давления, заполненная гаэифицированной топливной смесью, а жидкое неиспарившееся топливо и вода заполняют испарительную камеру 2, циркулируя в менее интенсивном (по сравнению с торообразным) вертикальном осевом вихревом движении в зоне 38, в результате чего в испарительной камере 2 образуется грибовидное вихревое движение топливной смеси в воздушной вихревой воронке 39 в .верхней части испарительной камеры 2 у полого приводного вала 7. Причем тяжелая жидкая часть неиспарившегося топлива и воды циркулирует,через торообразную вихревую зону 37 пониженного давле- . ния, где благодаря развитой поверхности контакта жидкой и газовой фаз происходит интенсивное насыщение raзовой фазы (воздуха) парами топлива и компонентов.

В результате в зоне 37 образуется газифицированная топливная смесь, которая под действием засасываемых в вакуумную зону полости 13 свежих порций воздуха и топлива с компонен тами, а также под действием центробежных сил и грибовидного вихревого

1350376 движения, создаваемых рабочим органом

8 и жидкой фазой топливной смеси, нагнетается в воздушную вихревую воронку 39, где образуется зона пониженного давления.

Таким образом, жидкая фаза в этом случае выполняет функцию жидкостного поршня, перемещающего газифицированную топливную смесь из торообразной 10 зоны 37 пониженного давления в вихревую воронку 39, где в зоне 38 создается избыточное пульсирующее давление газифицированной топливной смеси. В результате этого газифицированная топливная смесь находится в вихревой воздушной воронке 39 под избыточным давлением.

Избыточное давление способствует

I повышенной концентрации газифициро- 20 ванного топлива, а вихревое движение газифицированной топливной смеси в воронке 39 устраняет возможность капельного уноса жидкого топлива с газифицированной топливной смесью в . камеру 3 отбора газифицированного топлива.

Кроме того, газифицированная топливная смесь, проходя из зоны 37 через зону 38 в воронку 39, дополни- 30 тельно насыщается углеводородными компонентами бензина и воды.

Из воздушной воронки 39 газифицированная топливная смесь через перепусные каналы 14 поступает в камеру 3 отбора газифицированного топлива, где происходит сглаживание пульсации избыточного давления газифицированной топливной смеси от действия жидкостного поршня. 40

Кроме того, при прокручивании коленчатого вала и синхронно связанного с запуском двигателя привода вращения (не показан) полого приводного вала 7 по трубопроводам 24 и 25, 4б жиклерам 22 и 23 происходит всасывание в камеру 5 подачи топлива и камеру. 6 подачи компонентов бензина и воды соответственно, а из пространства до воздушной заслонки 28 проис- б0 ходит одновременное всасывание атмос. ферного воздуха по воздушному каналу

27 и жиклером 26 в камеру 4 подачи воздуха и по воздушному каналу 33 в камеру 3 отбора газифицированного топлива, где за счет воздушной заслонки 34 происходит регулирование степени обогащения газифицированной топливной смеси воздухом. Из камеры

3 отбора газифицированного топлива через жиклер 36 по газопроводу 35 насыщенная парами топлива и воды первичная газифицированная топливная смесь поступает в диффузор 32 смесителя 30, где смешивается с потоком воздуха, прошедшим через зазор между воздушной заслонкой 28 и смесителем

30. Состав вторичной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, определяется составом и количеством дополнительного воздуха в первичной смеси.

Регулирование этих параметров осуществляется установкой воздушных заслонок 28 и 34 в определенном положении в зависимости от условий эксплуатации.

Устройство для газификации топливной смеси и система для обеспечения подачи компонентов предусматривает работу как с возможностью подачи воды в испарительную камеру 2 из бака 16, так и без подачи воды за счет перекрытия клапана 21.

Формула изобретения

1. Способ газификации топливной смеси путем насыщения атмосферного воздуха в испарительной камере парами топлива и компонентов, способствующих сгоранию углеводородного топлива, отличающийся тем, что, с целью увеличения интенсивности испарения насыщения и гомогенизации компонентов смеси, газификацию проводят во взаимно вращающихся и пересекающихся потоках топлива,- воды и атмосферного воздуха под действием центробежных сил, а отбор газовой смеси производят из вращающегося потока газообразной топливной смеси.

2. Устройство для -газификации топливной смеси, содержащее воздушную камеру, емкости для подачи топлива и воды, смеситель с диффузором, воздущной и дроссельной заслонками, испарительную камеру с рабочим органом для распыливания горючей смеси, подключенной через трубопроводы к соответствующим емкостям, и камеру отбо" ра горючей смеси, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью улучшения гомогенности горючей смеси, рабочий орган выполнен в виде бигиперболоида вращения и мешалки с ячеистыми лопастями, причем рабочий орган жестко закреплен на полом приводном валу.

7 1350376 8

3. Устройство по п. 2, о т л и- камерой при помощи соединительч а ю щ е е с я тем, что воздушная ных каналов.

\ камера и емкости для подачи топлива 4. Устройство по п. 2, о т л ни воды сообщены с испарительной каме- > ч а ю щ е е с я тем, что воздушная рой при помощи дозирующих îтверстийэ камера и камера отбора горючей смеси размещенных в полом приводном размещены над испарительной камерой, валу, а камера отбора горючей а емкости для подачи топлива и водысмеси сообщена с испарительной под испарительной камерой.

Составитель В. Ерохов

Редактор Н. Рогулич Техред М.Ходанич Корректор. А. Обручар

Заказ 5242/34 тираж 504 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 МосКВа, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4