Форсунка для распыливания вязких жидкостей

Авторы патента:

Делягин Г.Н. (RU)

Савошин С.А. (RU)

Шуев А.М. (RU)

Петраков А.П. (RU)

F23D11/12 - отличающимся формой или расположением выпускных сопловых отверстий

Владельцы патента RU 2253802:

Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение (НПО) "Гидротрубопровод" (RU)

Изобретение относится к технике распыливания жидкостей, преимущественно вязких и содержащих абразивные включения, и может использоваться в различных направлениях производственной деятельности, в частности в топливосжигающих агрегатах для повышения эффективности работы путем улучшения качества распыливания и регулирования геометрии распыла в широком диапазоне расхода распыливаемой жидкости. Этот результат достигается тем, что в форсунке для распыливания вязких жидкостей согласно изобретению часть камеры смешения, расположенная за радиальными соплами первичного распылителя, выполнена конической формы. По окружности на выходе конической части камеры выполнены сопла третичного распылителя, подключенные к кольцевому ряду каналов первичного распылителя, подключенные к кольцевому ряду каналов первичного распылителя, при этом сопла третичного распылителя установлены под углом δ≥15° относительно вертикальной оси форсунки и под углом ϕ≥15° относительно ее плоскости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известна форсунка для распыливания вязких жидкостей, включающая корпус с центральным топливным каналом подачи распылителя, подключенным к камере смешения, а также радиальные сопла первичного распылителя и сопла вторичного распылителя, сообщающие кольцевой канал с камерой смешения. (Авторское свидетельство СССР №1444585 кл. F 23 D 11/04, 1987).

Также известна форсунка для распыливания вязких жидкостей (прототип), содержащая корпус с центральным топливным каналом и коаксиальным кольцевым каналом подачи распылителя, подключенными к цилиндрической камере смешения, а также радиальные сопла первичного распылителя и сопла вторичного распылителя, сообщающие кольцевой канал с камерой смешения, причем в корпусе форсунки выполнен кольцевой ряд аксиальных каналов, подключенных на входе к камере смешения, а на выходе - к радиальным соплам первичного распылителя, продольные оси которых расположены на расстоянии от выходного среза топливного канала, превышающем их диаметр в 1,5-3,0 раза, выходные срезы указанных радиальных сопл расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 4-6 раз, а сопла вторичного распылителя выполнены аксиальными и смещены в окружном направлении относительно аксиальных каналов, при этом их продольные оси расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 1,5-3,0 раза. (Патент РФ №2039910 кл. F 23 D 11/10, 1992).

Недостатками известных форсунок являются полидисперсность распыла, небольшой угол раскрытия "факела", высокая плотность орошения, невозможность регулирования геометрическими характеристиками распыливаемой жидкости, т.е. изменять длину и угол раскрытия "факела" при изменении расхода форсунки в широких пределах.

Цель изобретения - повышение эффективности работы форсунки путем улучшения качества распыливания и регулирования геометрии распыла в широком диапазоне расхода распыливаемой жидкости.

Цель достигается за счет того, что в форсунке для распыливания вязких жидкостей, содержащей корпус с центральным топливным каналом и коаксиальным кольцевым каналам подачи распылителя, подключенными к камере смешения, радиальные сопла первичного распылителя, сопла вторичного распылителя, сообщающие кольцевой канал с камерой смешения, а также кольцевой ряд аксиальных каналов первичного распылителя и кольцевой ряд каналов вторичного распылителя, подключенные на входе к коаксиальному кольцевому каналу подачи распылителя, а на выходе соответственно - к соплам первичного распылителя и соплам вторичного распылителя, выходные срезы радиальных сопл первичного распылителя расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 4-6 раз, продольные оси сопл расположены от выходного среза центрального топливного канала на расстоянии, превышающем их диаметр также в 1,5-3,0 раза, в отличие от прототипа часть камеры смешения, расположенная за радиальными соплами первичного распылителя, выполнена конической формы, по окружности на выходе конической части камеры выполнены сопла третичного распылителя, при этом сопла третичного распылителя установлены под углом δ≥15° относительно вертикальной оси форсунки и под углом ϕ≥15° относительно ее плоскости.

Кроме того, сопла третичного распылителя подключены к кольцевому ряду каналов первичного распылителя.

Выполнение выходной части камеры смешения, расположенной за радиальными соплами первичного распылителя, конической формы, как части диффузора, позволяет оптимально разместить нужное количество сопл третичного распылителя по окружности на выходе конической части камеры смешения и, кроме того, создать условия для взаимодействия потоков распыляющего агента и капельно-воздушной массы, исключив абразивный износ стенки камеры смешения расширяющимися струями, истекающими из сопл вторичного распылителя.

Наличие сопл третичного распылителя на выходе конической части камеры смешения позволяет значительно сузить область полидисперсности распыла, дополнительно раздробив капельно-воздушную массу до монодисперсного состояния в определенном диапазоне, увеличить угол конусности распыляемой жидкости, уменьшить длину распыла, снизить плотность орошения, создать область разрежения внутри конуса, увеличить пропускную способность форсунки для одного типоразмера.

Установка сопл третичного распылителя под углом δ≥15° относительно вертикальной оси корпуса форсунки позволяет достичь максимально равномерного взаимодействия потоков за счет захвата струей, истекающей из сопла распыляющего агента, определенного сектора капельно-воздушной массы на выходе из конической части камеры смешения при отсутствии взаимодействия этих струй между собой. При изменении количества сопл, для выполнения этих условий угол δ может изменяться в сторону увеличения.

Установка сопл третичного распылителя под углом ϕ≥15° относительно плоскости форсунки позволяет получать нужный угол конусности распыленной капельно-воздушной массы.

Подключение сопл третичного распылителя к кольцевому ряду каналов первичного распылителя выполнено для варианта одновременной подачи распыляющего агента в каналы первичного, вторичного и третичного распылителя и для простоты изготовления форсунки.

За счет деления потока распылителя на три - первичный, вторичный и третичный - осуществляется поэтапное дробление, чем достигается максимальное взаимодействие топлива и распылителя, обеспечивающее его качественный распыл, приближая его к монодисперсному состоянию в определенном диапазоне, т.е. значительно суживается полифракционность распыла, а также придание нужной геометрии. На срезе распылителя отсутствуют пленки, нити и крупные капли, характерные для многих распылителей.

Широкий диапазон регулирования расходов топлива и распылителя без ухудшения качественных показателей распыла осуществляется во время работы форсунки при организации раздельной подачи распылителя в каналы первичного, вторичного и третичного потоков.

На фиг.1 представлена форсунка для распыливания вязких жидкостей, поперечный разрез; на фиг.2 показан разрез по А-А на фиг.1.

Форсунка содержит корпус 1 с внешней камерой 2 смешения, центральным топливным каналом 3, подключенным к камере смешения, коаксиальным кольцевым каналом 4 подачи распылителя. В корпусе выполнен кольцевой ряд аксиальных каналов 5 для подачи первичного потока распылителя (воздух, пар и т.п.) и кольцевой ряд каналов 6 для подачи вторичного потока распылителя. Каналы 5 и 6 расположены вокруг центрального топливного канала 3 и подключены на входе к коаксиальному кольцевому каналу 4. Каналы 5 снабжены на выходе радиальными соплами 7 первичного распылителя. Часть камеры 2 смешения, расположенная до сопл 7 первичного распылителя, выполнена цилиндрической формы, за соплами первичного распылителя - конической формы. Радиальные сопла 7 первичного распылителя подключены к боковой стенке камеры смешения 2 в ее цилиндрической части, выходные срезы продольных радиальных сопл 7 расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 4-6 раз, а от выходного среза топливного канала они расположены на расстоянии, превышающем их диаметр в 1,5-3 раза. Каналы 6 снабжены на выходе соплами 8 вторичного распылителя, подсоединенными к донной цилиндрической части камеры 2 смешения, при этом их продольные оси расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 1,5-3 раза. По окружности на выходе конической части камеры 2 смешения выполнены сопла 9 третичного распылителя, подключенные к каналу 5 первичного распылителя. Сопла 9 третичного распылителя установлены под углом δ≥15° относительно вертикальной оси форсунки и под углом ϕ≥15° относительно ее плоскости.

Форсунка работает следующим образом. По центральному топливному каналу 3 подают в камеру 2 смешения вязкое топливо (например, водоугольное топливо - ВУТ), распыливающий агент (например, воздух) подают из канала 4 подачи распылителя одновременно в каналы 5 первичного распылителя и каналы 6 вторичного распылителя. При этом потоки воздуха, истекающие из каналов 5 через сопла 7 первичного распылителя, направленные к оси центрального топливного канала 3 навстречу друг другу, создают эффект газодинамического запирания потока топлива, вследствие чего струя топлива первоначально дробится на крупные фракции, которые хаотично движутся в турбулентных потоках, возникающих при взаимодействии встречно направленных струй, что приводит к дополнительному дроблению крупных фракций топлива на более мелкие капли, располагающиеся в секторах, образованных истечением потоков воздуха из этих сопл.

Выходящий из сопл 8 вторичного распылителя поток воздуха дробит капли ВУТ до полифракционного состояния и выносит топливовоздушную смесь к выходу из камеры смешения, где установлены сопла 9 третичного распылителя. Высокоскоростной поток воздуха, истекающий из сопл третичного распылителя, окончательно дробит полифракционную капельно-воздушную смесь, приближая ее к монодисперсному состоянию, т.е. значительно суживает диапазон дисперсности и придает ей нужные геометрические характеристики: длину, угол конусности и соответственно низкую плотность орошения. Кроме того, истечение воздуха из сопл третичного распылителя создает эжектирующий эффект как на периферии, так и внутри конуса, необходимый при организации процесса устойчивого воспламенения и горения топлив.

Для регулировки параметров распыла форсунки в широких пределах может быть осуществлена и раздельная подача распыляющего агента в сопла первичного, вторичного и третичного распылителя. Изменяя параметры подачи распыляющего агента и его перераспределение по соплам распылителей при определенном конструкционном исполнении сопл и камеры смешения, можно варьировать расходом топлива, дисперсностью распыла, длиной распыла, углом конусности от 15 до 160° и плотностью орошения. Например, форсунка одного типоразмера удовлетворительно работает в диапазоне расхода топлива от 100 до 1000 кг/ч.

Установка сопл третичного распылителя не увеличивает расход распыляющего агента, т.к. появляется возможность конструктивно изменять количество сопл и варьировать диаметром сопл первичного, вторичного и третичного распылителя. Удельный расход распыляющего агента составляет <20% от расхода топлива, как в прототипе.

1. Форсунка для распыливания вязких жидкостей, содержащая корпус с центральным топливным каналом и коаксиальным кольцевым каналом подачи распылителя, подключенными к камере смешения, радиальные сопла первичного распылителя, сопла вторичного распылителя, сообщающие кольцевой канал с камерой смешения, а также кольцевой ряд аксиальных каналов первичного распылителя и кольцевой ряд каналов вторичного распылителя, подключенные на входе к коаксиальному кольцевому каналу подачи распылителя, а на выходе соответственно к соплам первичного распылителя и соплам вторичного распылителя, выходные срезы радиальных сопел первичного распылителя расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 4-6 раз, продольные оси сопел расположены от выходного среза центрального топливного канала на расстоянии, превышающем их диаметр также в 1,5-3,0 раза, отличающаяся тем, что часть камеры смешения, расположенная за радиальными соплами первичного распылителя, выполнена конической формы, по окружности на выходе конической части камеры выполнены сопла третичного распылителя, при этом сопла третичного распылителя установлены под углом δ≥15° относительно вертикальной оси форсунки и под углом ϕ≥15° относительно ее плоскости.

2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что сопла третичного распылителя подключены к кольцевому ряду каналов первичного распылителя.

Изобретение относится к технике распыливания жидкости и может быть использовано в горелках, работающих на жидком топливе и предназначенных для проведения кровельных работ, а также для подогрева битума в битумовозах и автогудронаторах.

Форсунка // 2218521

Изобретение относится к энергетике, а именно к технике распыления текучих сред сжатым воздухом или паром в технологических камерах для сжигания жидкого (газообразного) топлива в котлоагрегатах и для распыления жидкостей, в частности пульп, растворов, суспензий.

Кислородно-нефтяная центробежная форсунка // 2212001

Изобретение относится к сжиганию жидкого топлива, к форсункам для сжигания кислорода и жидкого топлива, причем форсунка имеет внешний кожух, содержащий первый входной конец, второй выходной конец для выхода пламени при горении и определяющий камеру сгорания и продольную ось X; средство подачи топлива для ввода потока распыленного топлива на входной конец и направления его к выходному концу и средство подачи кислорода для ввода кислорода во входной конец и для его направления к выходному концу, причем средство подачи кислорода имеет множество выходных отверстий для кислорода, расположенных по окружности вокруг средства подачи топлива и под углом радиально внутрь в направлении выходного конца и направленных косо относительно оси Х для образования тем самым сходящегося конусом потока кислорода, который пересекает поток топлива в первой, находящейся по ходу потока зоне, причем средство подачи топлива имеет по существу центральное выходное отверстие, имеющее внутреннюю поверхность в виде расходящегося конуса, по которому проходит топливо, по мере того как оно вытекает оттуда, при этом внутренняя поверхность расходящегося конуса содержит первую поверхность расходящегося конуса, смежную с центральным выходным отверстием, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность расходящегося конуса дополнительно содержит вторую поверхность расходящегося конуса, прилегающую к первой поверхности расходящегося конуса, причем первая поверхность расходящегося конуса имеет более высокий угол отклонения от оси X, чем вторая поверхность расходящегося конуса.

Способ сжигания жидких углеводородных топлив // 2210027

Изобретение относится к теплоэнергетике. .

Способ сжигания мазута и устройство для его осуществления // 2190156

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для сжигания топлива, преимущественно жидкого, в топках котлов, печей и энерготехнологических агрегатов для подготовки теплоносителя и термического обезвреживания промышленных отходов и может быть использовано для сжигания мазута и любых других жидких топлив в разных топливосжигающих устройствах.

Форсунка // 2172893

Изобретение относится к технике распыления текучих сред сжатым воздухом или паром в технологических камерах различного целевого назначения для сжигания жидкого (газообразного) топлива в котлоагрегатах и других топочных энергетических устройствах.

Форсунка г.д.джахаева // 2145034

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в сушильных установках и котлоагрегатах, работающих на жидком топливе. .

Форсунка для сжигания тяжелого топлива // 2140610

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания тяжелых жидких топлив в технологических печах и котлах. .

Форсунка // 2087800

Изобретение относится к технике распыления, в частности жидкостей, распыливающим агентом. .

Форсунка // 2069813

Изобретение относится к технике распыления, в частности, жидкостей (пульп, растворов, жидкого топлива, суспензий) сжатым воздухом или паром. .

Горелка для жидкого топлива // 2256847

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкого топлива, преимущественно мазута, и может быть использовано при его сжигании в печах тепловых агрегатов химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, в том числе в трубчатых и шатровых печах нефтеперерабатывающих заводов, в установках по перегонке нефти и другого углеводородного сырья

Газотурбинный двигатель, форсунка форсажной камеры (варианты) и способ модернизации форсажной камеры // 2267022

Соосно-струйная форсунка // 2291977

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей

Форсунка для газогенератора // 2400670

Изобретение относится к газификации углеродсодержащих материалов, например угля или нефтяного кокса

Пневматическая форсунка // 2431777

Изобретение относится к устройствам распыла жидких сред и может применяться для диспергирования жидких топлив в камерах сгорания газотурбинных установок, системах жизнеобеспечения, различных технологических процессах

Двухкомпонентная газожидкостная форсунка // 2514555

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива жидкостного ракетного двигателя. Двухкомпонентная газожидкостная форсунка, преимущественно для камеры жидкостного ракетного двигателя, содержит корпус с наконечником для подачи горючего, при этом наконечник форсунки установлен внутри корпуса на пилонах, а его канал соединен с полостью горючего при помощи отверстий, выполненных в пилонах, втулку, установленную с кольцевым зазором на корпус и образующую кольцевой канал для подачи газообразного окислителя, соединенный с полостью окислителя при помощи каналов, выполненных в корпусе между его стенкой и пилонами для подачи горючего, при этом канал наконечника выполнен закрытым со стороны его входной части, а его внутренняя полость соединена с кольцевым зазором между наконечником и втулкой при помощи отверстий, предпочтительно, радиальных, выполненных в его выходной части, при этом в выходной части втулки выполнено ступенчатое расширение, полость которого соединена с полостью горючего при помощи тангенциальных каналов, выполненных в стенке втулки. В варианте исполнения, в выходном расширении втулки установлен полый цилиндр, являющийся продолжением внутреннего канала втулки и образующий с выходной цилиндрической поверхностью выходного расширения кольцевой зазор, полость которого соединена при помощи тангенциальных отверстий, выполненных в стенке втулки, с полостью горючего; на торце наконечника выполнено осевое отверстие; в выходной части наконечника выполнено ступенчатое расширение, при этом на торце наконечника выполнены отверстия, расположенные равномерно по окружности и под углом к оси наконечника; в выходной части наконечника выполнено ступенчатое расширение, при этом на торце наконечника, расположенном в плоскости тангенциальных отверстий втулки, выполнены отверстия, расположенные равномерно по окружности и под углом к оси наконечника. Изобретение позволяет повысить полноту сгорания компонентов топлива за счет улучшения качества смесеобразования. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Топливная трубка для горелки // 2529970

Топливная трубка для горелки, в частности для горелки газовой турбины, содержит конец, который имеет поверхность под форсунки, а также, по меньшей мере, две топливные форсунки. Поверхность под форсунки снабжена шлицами между топливными форсунками и выполнена в виде конической кольцевой поверхности. Шлицы проходят через нее перпендикулярно окружному направлению кольцевой поверхности. Конец выполнен в виде усеченного конуса. Боковая поверхность усеченного конуса образует поверхность под форсунки. Изобретение направлено на увеличение срока службы форсунки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для сжигания углеводородного флюида // 2558823

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания углеводородного флюида с целью их утилизации. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида. Устройство содержит обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, смесительную головку, представляющую собой два торообразных коллектора, расположенных на одной оси, в которых установлены соединяющие их пневматические форсунки, при этом один коллектор соединен с системой подачи сжатого воздуха или пара, а другой коллектор соединен с системой подачи углеводородного флюида. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Пневматическая форсунка кочетова // 2612483

Изобретение относится к технологии генерации газокапельных струй повышенной дальнобойности и может использоваться в противопожарной технике, в сельском хозяйстве при орошении земель и других отраслях, связанных с необходимостью создания дальнобойных газожидкостных струй. Пневматическая форсунка содержит системы подачи жидкости и газа и сопло, система подачи жидкости осуществляется по двум направлениям, включающим осевую подачу жидкости через подводящий патрубок и, последовательно соединенные и соосные с ним, конфузор и цилиндрическое сопло, а тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом корпус в виде цилиндро-конической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера с патрубком для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры выполнены два ряда подводящих жидкость тангенциальных каналов, при этом в каждом ряду имеется, по крайней мере, три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру с цилиндрической полостью корпуса, к которой соосно прикреплена круглая пластина, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры и жестко соединенная с цилиндрической полостью корпуса, в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло. Щелевое сопло выполнено комбинированным и состоящим из двух взаимно перпендикулярных прямоугольных параллелепипедов с дроссельными сквозными отверстиями прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса, а соосно круглой пластине, к ее периферийной части, прикреплен рассекатель двухфазного потока, выполненный в виде перфорированной конической поверхности, охватывающей щелевое сопло с дроссельными сквозными отверстиями прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса. Технический результат - повышение эффективности образования газокапельной струи и расширения зоны ее подачи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Расположение горелок камеры сгорания // 2642971

Изобретение относится к области энергетики. Горелка (30) для камеры (16) сгорания газовой турбины, при этом горелка (30) содержит тело (53), имеющее поверхность (64) и ось (50) горелки, топливную трубку (56), воспламенитель (58) и проход (62) или проходы (62) для основного воздушного потока, при этом проход (62) или проходы (62) основного воздушного потока наклонены относительно оси (50) горелки и создают основной вихрь вокруг оси (50) горелки в первом направлении вращения, при этом основной вихрь перемещается в направлении вдоль оси (50) горелки и от поверхности (64), при этом воспламенитель (58) расположен по потоку после топливной трубки (56) относительно первого направления вращения основного вихря, так что часть основного воздушного потока (34А) проходит над топливной трубкой (56) и затем над воспламенителем (58), при этом топливная трубка (56) содержит ось топливной трубки, наконечник для жидкого топлива, имеющий выход для топлива, и решетку проходов вспомогательного воздуха, имеющих выходы, расположенные вокруг топливного выхода, причем проходы вспомогательного воздуха наклонены относительно оси топливной трубки для создания вихря вспомогательного воздуха вокруг оси топливной трубки в том же направлении вращения относительно первого направления вращения. Проходы вспомогательного воздуха радиально наклонены под углом относительно оси топливной трубки. Изобретение позволяет предотвратить образование отложений на деталях горелки, повысить надежность воспламенения топлива в камере сгорания и качество распыления жидкого топлива. 14 з.п. ф-лы, 10 ил.