Вибрационная форсунка

Изобретение относится к средствам подачи и распыления топлива, в частности топочного мазута, дизельного и т. д. перед сжиганием. Вибрационная форсунка содержит патрубок, подводящий топливо к распределителю, и установленную на нем вибрационную систему в виде обмотки, размещенной с внешней стороны патрубка и подключенной к генератору импульсов. Патрубок размещен внутри статора электромашины, которая подключена к сети трехфазного тока через статический преобразователь частоты. Изобретение позволяет повысить эффективность работы форсунки и упростить конструкцию за счет повышения частоты и амплитуды возбуждения колебаний. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам подачи и распыления топлива, в частности топочного мазута, дизельного и т.д., перед сжиганием.

Известна ультразвуковая форсунка, служащая для распыления жидкого топлива (например, см. а.с. №901733, М.кл. F23D 11/34, 1984 г.).

Ультразвуковая форсунка снабжена распределительной решеткой с наклоненными к центральной оси отверстиями, установленными в выходном участке центральной трубы на входе в резонаторную камеру.

Недостатком известной форсунки является конструктивная сложность изготовления и невысокая амплитуда возбуждаемых колебаний (порядка 0,03...0,09 мм), что не позволяет получить оптимальные режимы обработки топлива.

Известна также «Пневматическая форсунка» (а.с. №205195, М. кл. F23D 11/38, 1985 г.), которая снабжена патрубком для подачи воздуха с соосно размещенной в нем питательной трубкой с центральным стержнем.

Устройство предназначено для предупреждения забивания сопла форсунки, однако не позволяет получит мелкодисперсную структуру топлива и незначительно улучшает процесс горения.

Известно а.с. №539206, М.кл. F23D 11/34, 1983 г. «Акустическая форсунка», содержащая корпус с патрубком для подвода топлива и распылитель с установленным на нем с возможностью осевого перемещения цилиндром, при этом резонатор выполнен в виде пружины.

Известное изобретение имеет серьезные недостатки, заключающиеся в следующем. Первое - конструктивная сложность и невысокая надежность в работе. Второе - невозможность регулирования в широких пределах частоты и амплитуды возбуждаемых колебаний в процессе работы, что в свою очередь не позволяет оперативно изменять режимы работы форсунки с целью установки оптимальных режимов горения. Кроме того, известное изобретение не позволяет существенно снизить выброс вредных веществ в атмосферу после сгорания жидкого топлива, в частности СО, СН и окислов азота.

В качестве прототипа нами выбран патент РФ №2183001 «Форсунка», опубл. 2002 г., бюл. №15. Форсунка, содержащая патрубок, подводящий топливо к распылителю, и установленную на нем вибрационную систему, отличается тем, что с внешней стороны патрубка размещена обмотка, подключенная к генератору импульсов. Известное изобретение, как показал опыт его практического использования (разработка сотрудников нашего университета), наряду с несомненными достоинствами имеет и некоторые существенные недостатки. Первое - при предложенной схеме возбуждения колебаний в патрубке форсунки практически не предоставляется возможным получить широкий частотный спектр и амплитуд, что в свою очередь не позволяет получить более мелкодисперсное распыление топлива. Второе - недостаточно высокая эффективность сдерживает широкое практическое внедрение.

Техническим решением задачи является повышение эффективности работы форсунки и упрощение конструкции за счет существенного повышения частоты и амплитуды возбуждения колебаний и расширения фундаментальных возможностей.

Задача достигается тем, что вибрационная форсунка, содержащая патрубок, подводящий топливо к распылителю, и установленную на нем вибрационную систему в виде обмотки, размещенной с внешней стороны патрубка и подключенной к генератору импульсов, отличается тем, что патрубок размещен внутри статора электрической машины, которая подключена к сети трехфазного тока через статический преобразователь частоты.

Новизна предложенного технического решения заключается в том, что значительно расширяется спектр частот (до десятков кГц) и амплитуд, возбуждаемых в форсунке, что позволяет получить более мелкодисперсную структуру топлива, выходящую из распылителя, а это в свою очередь повышает эффективность сгорания и уменьшается выброс вредных веществ, в частности СО, CH и окислов азота NO, NO₃, и NO₅, в окружающий воздушный бассейн.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложенного технического решения. Па чертеже представлена схема вибрационной форсунки.

Жидкое топливо по патрубку 1 поступает в распылитель 2 и далее в камеру сгорания. Патрубок 1 помещен внутри статора электрической машины 3, которая в свою очередь подключена к статическому преобразователю частоты 4 («Статические преобразователи» диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук О.В.Григораш, защ. 10 дек. 2003 г. КубГАУ, г.Краснодар).

Форсунка работает следующим образом: при включении статического преобразователя частоты 4 в обмотке статора электрической машины 3 образуется вращающееся (бегущее) магнитное поле, частота которого может меняться до десятков кГц, вследствие чего в патрубке 1 возникают механические колебания за счет явления магнитострикции и магнитной обработки (см. П.П.Ястребов, И.П.Смирнов. Электрооборудование Электротехнология. М.: Высшая школа, 1987 г., с.71-74; более подробно см. Л.Попилов. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов, Л., 1972 г., раздел Магнитоимпульсная обработка). Изменяя величину силы тока и частоту электромагнитных колебаний, можно в широких пределах менять частоту и амплитуду возбуждения в патрубке 1 механических колебаний (за счет явления магнитострикции) и распылителе форсунки и, следовательно, подбирать оптимальные режимы обработки топлива.

Вибрационная форсунка, содержащая патрубок, подводящий топливо к распределителю, и установленную на нем вибрационную систему в виде обмотки, размещенной с внешней стороны патрубка и подключенной к генератору импульсов, отличающаяся тем, что патрубок размещен внутри статора электромашины, которая подключена к сети трехфазного тока через статический преобразователь частоты.