Устройство для приготовления водотопливных эмульсий дизелей с кулачковым приводом плунжерного впрыска топлива
Владельцы патента RU 2344312:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам дизелей, и предназначено для приготовления водотопливных эмульсий. Изобретение позволяет достичь высокого качества эмульгирования как по дисперсности частиц, так и по седиментальной устойчивости эмульсии за счет применения простого по конструкции устройства, используя при этом энергию давления топлива в системе дизеля; исключить применение дорогостоящего отдельного электронасосного агрегата; повысить ресурс эксплуатации топливной системы и дизеля в целом. Устройство для приготовления водотопливных эмульсий дизелей с кулачковым приводом плунжерного впрыска топлива содержит вихревую камеру для эмульгирования, имеющую форму сужающегося тела вращения форсунки для подачи топлива и воды; впускные проходы для топлива и воды; выпускной проход для подачи эмульсии в форсунку двигателя. Форсунки для подачи топлива и воды установлены в верхней части вихревой камеры и в тангенциальном направлении навстречу друг к другу для обеспечения противотока истечения струй и дополнительно снабжены установленными на их входе завихрителями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение предназначено для использования в двигателестроении, в частности при применении в топливной системе дизелей.
Изобретение относится к классу устройств, предназначенных для создания жидкостных, в частности водотопливных эмульсий.
Одним из близких аналогов по своей технической сущности является устройство по патенту RU2039883, кл. 6F02M 67/10, 30.10.91, БИ 20, 95. Устройство содержит корпус, камеру смешения с входом и выходом, сопло и элементы закрутки потоков, основную и дополнительные проставки, позволяющие повысить качество распыливания.
Недостатком указанного устройства является невысокое качество эмульгирования смеси как по дисперсности частиц, так и по седиментальной устойчивости.
Прототипом заявляемого технического решения является устройство эмульгатора по патенту RU 2102624 от 20.01.1998 г. «Устройство и способ подачи эмульсионного топлива, устройство образования нефтеводяной эмульсии».
Устройство для эмульгирования в указанном патенте представляет собой специальную камеру, имеющую форму сужающегося тела вращения, содержит форсунки для впрыска воды в осевом направлении и ввода топлива в радиальном направлении. Образование эмульсии в камере происходит за счет вращения рабочего колеса (крыльчатки), приводимой в движение от электродвигателя, присоединенного к корпусу камеры.
Эффективность эмульгирования в камере повышается за счет ее сужения в сторону выхода эмульсии, наличия ступеней на выходном участке и стенки, прерывающей поток и создающей его пульсацию.
Недостатком прототипа является сложность его конструкции, малый ресурс роторной системы крыльчатки и использование для привода отдельного электродвигателя. Система рассчитана на применение в двигателях с электронным впрыском и не может быть использована в дизелях с плунжерно-кулачковой системой впрыска топлива.
Заявленное изобретение лишено указанных недостатков и обеспечивает
простоту конструкции, большой ресурс при эксплуатации, использование энергии давления топлива в системе дизеля вместо отдельного электровода, высокое качество эмульгирования как по дисперсности частиц, так и по седиментальной устойчивости эмульсии.
Технический результат достигается тем, что устройство для приготовления водотопливных эмульсий дизелей с кулачковым приводом плунжерного впрыска топлива, содержащее вихревую камеру для эмульгирования, имеющую форму сужающегося тела вращения, форсунки для подачи топлива и воды; впускные проходы для топлива и воды; выпускной проход для подачи эмульсии в форсунку двигателя, причем форсунки для подачи топлива и воды установлены под заданным углом α к осевому направлению в верхней части вихревой камеры, и в тангенциальном направлении навстречу друг к другу для обеспечения противотока истечения струй и дополнительно снабжены установленными на их входе завихрителями.
Анализ представленной формулы изобретения показывает, что в известное техническое решение введены новые признаки: форсунки подачи топлива и воды, создающие встречные (левые и правые) вращения струй по осевому направлению вихревой камеры и тем самым интенсивное эмульгирование смеси, дополнительные завихрители форсунок усиливают турбулентность потоков, закручивая струи подаваемого топлива и воды по их осям в противоположных направлениях, а расположение форсунок-завихрителей под заданным углом к осевому направлению вихревой 1 камеры за счет встречного направления потока создает противоток истечения струй.
Эти признаки отсутствуют в прототипе, в других известных технических решениях и позволяют решить поставленную техническую задачу - создания высокоэффективных водотопливных эмульсий для питания дизелей.
Заявка содержит описание и графические материалы - (см. чертеж): принципиальную гидрокинематическую схему системы для приготовления водотопливных эмульсий и продольный разрез вихревой камеры.
Устройство согласно чертежу состоит из вихревой камеры - 1, трубопровода топлива - 2, форсунки-завихрителя топлива - 3, автоматического дозатора - 4, трубопровода воды - 5, форсунки-завихрителя воды - 6. На выходе вихревой камеры содержится выпускной проход - 7, передающий эмульсию на топливную форсунку - 8.
Устройство устанавливается на корпус топливной форсунки - 8.
Устройство работает следующим образом. Дизельное топливо от топливоподкачивающего агрегата (насос низкого давления) подается в топливный плунжерный насос - 9. Вращение кулачка распределительного вала - 10 перемещает плунжер топливного насоса - 9 и впрыскивает топливо через форсунку-завихритель - 3 в вихревую камеру - 1. Вода подается в вихревую камеру - 1 через форсунку-завихритель воды - 6 от автоматического дозатора - 4. Эмульсия из вихревой камеры - 1 через выпускной проход - 7 подается на топливную форсунку - 8.
Встречные потоки воды и топлива, закрученные форсунками-завихрителями, получают две степени вращения - вокруг оси вихревой камеры и вокруг осей струй, что создает ужесточенные условия проявления турбулентности и акустических колебаний и обеспечивает высококачественное приготовление эмульсии.
Кроме того, следует отметить, что в предложенном техническом решении не требуется отдельного электропривода и недолговечной турбины, замененных гидравлическими эффектами, описанными выше.
Пример реализации.
Устройство для приготовления водотопливной эмульсии по данной заявке было испытано на дизеле ПД-1М тепловоза ТЭМ-2 в Самарском локомотивном депо при обкатке на реостатном стенде после ремонта.
В результате испытания была подтверждена работоспособность системы подготовки топлива, повышающей полноту сгорания и, как следствие, экономию топлива на различных режимах работы дизеля до 4,5%, снижение выбросов NOx в 2,0 раза, СОх в 1,2 раза и дымности в 1,5 раза, что создает экономическую и экологическую эффективность данного технического решения.
1. Устройство для приготовления водотопливных эмульсий дизелей с кулачковым приводом плунжерного впрыска топлива, содержащее вихревую камеру для эмульгирования, имеющую форму сужающегося тела вращения, форсунки для подачи топлива и воды; впускные проходы для топлива и воды; выпускной проход для подачи эмульсии в форсунку двигателя, отличающееся тем, что форсунки для подачи топлива и воды установлены в верхней части вихревой камеры, и в тангенциальном направлении навстречу друг к другу для обеспечения противотока истечения струй и дополнительно снабжены установленными на их входе завихрителями.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что завихрители расположены под углом к осевому направлению вихревой камеры.
