Форсунка с ультразвуковым излучателем



Форсунка с ультразвуковым излучателем
Форсунка с ультразвуковым излучателем
Форсунка с ультразвуковым излучателем

 


Владельцы патента RU 2632639:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для ДВС, содержащая составной корпус 1 с топливным каналом высокого давления 7, распылитель 3 с иглой 2, штангу 5. В верхней части корпуса 1 форсунки закреплен ультразвуковой излучатель, размещенный внутри цилиндрической втулки 10 и состоящий из ультразвуковой накладки 11 с концентрирующим излучателем 12 и механизмом крепления 13, уплотнительного кольца, ультразвукового преобразователя на пьезоэлементах 15, отражающей накладки 16 с гайкой 17 для крепления, пьезоэлектрического преобразователя 18 для обратной связи с плоскими шайбами 19, 20 и гайкой 21 для крепления, причем ультразвуковой преобразователь 15 и пьезоэлектрический преобразователь 18 электрически соединены с клеммой 22, соединенной с электронным блоком управления ДВС, механизм крепления содержит закрепительную втулку 23, уплотнительное кольцо 14, которые механически фиксируют ультразвуковую накладку 11 с концентрирующим излучателем 12 внутри цилиндрической втулки 10. Технический результат - обеспечение мелкодисперсного и равномерного распыла топлива. 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам впрыска и распыливания топлива в различных тепловых двигателях, а также может быть использовано для распыливания жидких топлив, технологических жидкостей и растворов в распылительных аппаратах, где требуется высокая точность поддержания заданного расхода топлива.

Известна гидромеханическая форсунка фирмы Robert Bosch GmbH, содержащая составной корпус, распылитель с иглой, проставку с прецизионными торцами, один торец которой контактирует с иглой распылителя, а в другой торец одета короткая штанга – тарелка, и вместе поджаты пружиной в сторону иглы распылителя. Силу предварительной затяжки пружины в сторону иглы распылителя регулируют подбором комплекта шайб. Предохранительные фильтры устанавливают на входе в форсунку [Габитов И.И., Грехов Л.В., Неговора А.В. Техническое обслуживание и диагностика топливной аппаратуры автотракторных дизелей // М.: Легион-Автодата, 2008. - 248 с., стр. 62].

Недостатком этой форсунки является невозможность мелкодисперсного и равномерного распыления топлива в течение всего срока эксплуатации форсунки из-за образования серо-парафиновых и других топливных отложений на рабочих поверхностях механизмов форсунки.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является форсунка с штангой ЯЗДА (для автомобилей КамАЗ). Форсунка содержит составной корпус с топливным каналом высокого давления, распылитель с иглой, размещенный на этом корпусе и образующий с торцом форсунки беспрокладочное прецизионное герметичное соединение, штангу, проставку с прецизионными торцами, одним торцом контактирующую с иглой, а другим - с поджатой пружиной в сторону иглы распылителя.

Поджатая пружина действует на иглу через штангу и проставку, размещенные в глухом канале, который выходит к игле распылителя и служит одновременно для размещения пружины распылителя форсунки. На входе в форсунку устанавливается предохранительный фильтр, предназначенный для отсева из топлива частиц стружки, окалин, фильтрующих материалов и случайных загрязнений, попавших в топливо. Топливо от топливного насоса высокого давления (ТНВД) под давлением поступает в кольцевое сопло, и топливо распыляется в камеру сгорания. При снижении давления в распылителе игла закрывает сопло [Габитов И.П., Грехов Л.В., Неговора А.В. Техническое обслуживание и диагностика топливной аппаратуры автотракторных дизелей // М.: Легион-Автодата, 2008. - 248 с., стр. 62].

Недостатком технического решения прототипа является необходимость изготовления с высочайшей точностью всех прецизионных деталей форсунки и невозможность мелкодисперсного и равномерного распыления топлива в течение всего срока эксплуатации форсунки из-за образования серо-парафиновых и других топливных отложений на рабочих поверхностях механизмов форсунки. Другим недостатком при образовании отложений на рабочих поверхностях форсунки является уменьшение диапазона регулирования расхода топлива на выходе сопла.

Исходя из вышеизложенного задачей предлагаемого изобретения является повышение точности управления процессом впрыскивания топлива в камеру сгорания, а именно обеспечение мелкодисперсного и равномерного распыла топлива с заданным диапазоном размеров капель в течение всего срока эксплуатации форсунки и расширение ее функциональных возможностей (поддержание постоянства характеристик распыла при использовании топлива с различными вязкостями).

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от прототипа в верхней части корпуса форсунки напротив топливного канала высокого давления, рядом со штуцером подвода топлива закреплен ультразвуковой излучатель, размещенный внутри цилиндрической втулки и состоящий из ультразвуковой накладки с концентрирующим излучателем и механизмом крепления, уплотнительного кольца, ультразвукового преобразователя на пьезоэлементах, отражающей накладки с гайкой для крепления, пьезоэлектрического преобразователя для обратной связи с плоскими шайбами и гайкой для крепления, причем ультразвуковой преобразователь на пьезоэлементах и пьезоэлектрический преобразователь электрически соединены гибкой проводкой с клеммой, соединенной с электронным блоком управления двигателем и расположенной в торце втулки, механизм крепления содержит закрепительную втулку и уплотнительное кольцо, которые механически фиксируют ультразвуковую накладку с концентрирующим излучателем внутри цилиндрической втулки.

Техническая сущность заявляемого изобретения поясняются чертежами (фиг. 1 и фиг. 2). На фиг. 1 изображен общий вид в разрезе предлагаемой форсунки, а на фиг. 2 показаны разрезы А-А и Б-Б на фиг. 1 (ее совершенствуемая изобретением часть).

Предлагаемая топливная форсунка для двигателя внутреннего сгорания состоит (см. фиг. 1) из корпуса 1 с закрепленным на нем распылителем 3 с иглой 2. Штанга 5 со стороны проставки с прецизионными торцами контактирует с иглой 2. Между проставкой штанги 5 и корпусом форсунки 1 установлена пружина запирания 6 иглы распылителя 3. При работе форсунки топливо подается через штуцер 9 с фильтром по каналу 7 высокого давления в полость распылителя. Напротив топливного канала 7 высокого давления, рядом со штуцером 9 закреплен ультразвуковой излучатель 8.

Конструктивно ультразвуковой излучатель собирается в цилиндрической втулке 10 с внешней и внутренней мелкой резьбой и с хвостовиком для ключа. Состоит из: ультразвуковой накладки 11 с концентрирующим излучателем 12 и механизмом крепления 13; уплотнительного кольца 14; ультразвукового преобразователя на пьезоэлементах 15; отражающей накладки 16 с гайкой 17; пьезоэлектрического преобразователя 18 для обратной связи с плоскими шайбами 19, 20 и гайкой 21. Ультразвуковой преобразователь 15 и пьезоэлектрический преобразователь 18 электрически соединены гибкой проводкой с клеммой 22, соединенной с электронным блоком управления двигателем и расположенной в торце втулки 10. Закрепительная втулка 23 с внешней резьбой и хвостовиком для ключа и уплотнительное кольцо 14 механически фиксируют ультразвуковую накладку 11 с концентрирующим излучателем 12 внутри цилиндрической втулки 10.

Ультразвуковой излучатель собирается внутри цилиндрической втулки 10 в следующей последовательности. В механизм крепления 13 ультразвуковой накладки 11 последовательно друг за другом устанавливается металлическое уплотнительное кольцо 14, ультразвуковой пьезопреобразователь 15, отражающая накладка 16, далее с помощью гайки 17 эти элементы стягиваются с требуемым (заданным) усилием. Для формирования различных алгоритмов управления ультразвуковым пьезопреобразователем 15 поверх гайки 17 последовательно друг за другом устанавливается плоская шайба 19, пьезоэлектрический преобразователь для обратной связи 18, плоская шайба 20, и с помощью гайки 21 эти элементы также стягиваются с требуемым (заданным) усилием в законченную конструкцию ультразвукового излучателя. Цилиндрическая втулка 10, соосно топливному каналу 8 высокого давления и рядом с входным штуцером подачи топлива, вворачивается в корпус форсунки.

Принципы работы подобной топливной форсунки уже достаточно давно и хорошо известны из уровня техники и поэтому лишь кратко рассмотрены выше. Закрепленный на торце форсунки ультразвуковой излучатель не изменяет существующие принципы работы форсунок, его задача - генерирование упругих ультразвуковых волн в каналах распылителя, в целях обеспечения мелкодисперсного и равномерного распыла топлива с заданным диапазоном размеров капель в течение всего срока эксплуатации форсунки и расширение ее функциональных возможностей (поддержание постоянства характеристик распыла при использовании топлива с различными вязкостями).

Такое выполнение форсунки обеспечивает пульсацию хода и разжижение топлива в топливном канале высокого давления и распылителе, что приводит к увеличению ее поверхностной энергии и более тонкому ее дроблению. Ультразвуковой излучатель 8 в топливном канале 7 высокого давления генерирует упругие ультразвуковые волны и образует кавитационные пузырьки, что разрушает на рабочих поверхностях канала топливопровода и механизмах распылителя твердые и жидко-твердые серо-парафиновые и другие топливные отложения. Благодаря этому геометрические размеры и чистота рабочих поверхностей форсунки останутся заданными заводскими и не изменятся в течение всего периода эксплуатации форсунки. Кроме того, генерируемые ультразвуковые волны с кавитационными пузырьками разжижают топливо, благодаря чему происходит лучшее мелкодисперсное распыление топлива на носике форсунки, что обеспечивает стабильность термодинамических процессов горения в камерах сгорания. Все это увеличивает КПД двигателя и улучшает запуск двигателя в условиях низких температур, например в холодное зимнее время.

Топливная форсунка для двигателей внутреннего сгорания, содержащая составной корпус с топливным каналом высокого давления, распылитель с иглой, размещенный на этом корпусе и образующий с торцом форсунки беспрокладочное прецизионное герметичное соединение, штангу, проставку с прецизионными торцами, одним торцом контактирующую с иглой, а другим - с поджатой пружиной в сторону иглы распылителя, отличающаяся тем, что в верхней части корпуса форсунки напротив топливного канала высокого давления, рядом со штуцером подвода топлива закреплен ультразвуковой излучатель, размещенный внутри цилиндрической втулки и состоящий из ультразвуковой накладки с концентрирующим излучателем и механизмом крепления, уплотнительного кольца, ультразвукового преобразователя на пьезоэлементах, отражающей накладки с гайкой для крепления, пьезоэлектрического преобразователя для обратной связи с плоскими шайбами и гайкой для крепления, причем ультразвуковой преобразователь на пьезоэлементах и пьезоэлектрический преобразователь электрически соединены гибкой проводкой с клеммой, соединенной с электронным блоком управления двигателем и расположенной в торце втулки, механизм крепления содержит закрепительную втулку, уплотнительное кольцо, которые механически фиксируют ультразвуковую накладку с концентрирующим излучателем внутри цилиндрической втулки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности. Акустическая форсунка содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубки для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде стакана с днищем, в корпусе выполнена цилиндрическая полость для подвода жидкости через трубку, расположенную в крышке, в верхней части которой расположен крепежный, фиксирующий верхнюю часть стержня стрежневого газоструйного излучателя в сопле, выполненном в крышке, а верхняя часть стержня шарнирно соединена с нижней частью излучателя в крышке посредством, по крайней мере, одного фиксирующего диска, выполненного в виде, по крайней мере, трех упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью конического отверстия крышки, а между отверстием в днище корпуса и внешней поверхностью сопла крышки выполнен щелевой канал, по которому поступает жидкость, а между внутренней поверхностью конического отверстия и внешней поверхностью нижней части стержня выполнен кольцевой канал, по которому поступает распыливающий агент.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в двигателестроении, химической, пищевой и легкой промышленности. Акустическая форсунка с распылительным диффузором содержит корпус с размещенным внутри генератором акустических колебаний в виде сопла и резонатора, трубок для подвода воздуха и жидкости, корпус выполнен в виде вертикально расположенной цилиндрической втулки, в верхней части которой расположена трубка для подвода воздуха, а перпендикулярно ее оси расположена трубка для подвода жидкости, причем внутри корпуса, соосно ему, жестко закреплена втулка с верхним и нижним фланцами, при этом нижний фланец жестко зафиксирован в проточке, выполненной в корпусе, а внутри втулки, соосно ей, расположен кольцевой объемный резонатор, выполненный в виде чашки с конической поверхностью, при этом чашка запрессована на стержне диаметром d резонатора, а в его хвостовой части расположены фиксирующие диски, выполненные в виде упругих лепестков, взаимодействующих с внутренней поверхностью втулки, а в нижнем фланце расположено по крайней мере одно сопло под углом к оси резонатора, величина которого лежит в следующем интервале величин 20°÷40°, при этом продолжение оси сопла лежит на окружности, находящейся в средней части конической поверхности резонатора, к нижней части корпуса форсунки соосно прикреплен внешний диффузор распылителя, а к торцевой поверхности стержневого газоструйного излучателя в виде резонатора прикреплен внутренний перфорированный диффузор, таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси газоструйного излучателя.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. Акустическая вихревая форсунка содержит корпус и элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, образующую с внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра винтовую внешнюю полость, а внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку, имеющую, по крайней мере, одно дроссельное отверстие и образующую с торцевой поверхностью шнека и внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра цилиндрическую камеру, которая посредством канала соединена с источником сжатого воздуха, а в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, которое с герметизирующей прокладкой образует коническую резонансную камеру, при этом дроссельное отверстие выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца», к торцевой части втулки меньшего диаметра корпуса прикреплен диффузор, на срезе которого установлен рассекатель потока жидкости, выполненный в виде перфорированного кольца, соосного с диффузором.

Изобретение относится к области энергетики. Форсунка камеры сгорания содержит первый канал (14) для горючей среды с выпускным отверстием (14') для горючей среды, второй канал (15) для распыливающей среды с выпускным отверстием (17) для распыливающей среды, в области которого установлен генератор Гартмана.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей и растворов и может применяться в двигателестроении, химической и пищевой промышленности. Акустическая вихревая форсунка содержит корпус, элементы для подвода жидкости и воздуха, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, образующую с внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра винтовую внешнюю полость, а внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, соединенное с трубкой для подвода жидкости под давлением, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположена фасонная втулка, внутренняя поверхность которой образована конической и цилиндрической поверхностями, и которая жестко закреплена во втулке большего диаметра через герметизирующую прокладку, имеющую, по крайней мере, одно дроссельное отверстие, и образующую с торцевой поверхностью шнека и внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра - цилиндрическую камеру, которая посредством канала соединена с источником сжатого воздуха, а в цилиндрической полости фасонной втулки расположен свободный конец трубки для подвода жидкости, размещенный в коаксиальном упругом кольце, которое с герметизирующей прокладкой образует коническую резонансную камеру, при этом дроссельное отверстие выполняет функцию горловины резонатора «Гельмгольца».

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой и легкой промышленности. .

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой и легкой промышленности. .

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов, и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой и легкой промышленности. .

Изобретение относится к устройствам для распыливания жидкого топлива и может быть применено в химических реакторах, промышленных печах и в других агрегатах, требующих высокого качествд распыливания топлива.

Изобретение относится к средствам распыливания жидкостей, растворов. .

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный клапан (50) для впрыскивания жидкого топлива с низкой температурой воспламенения в камеру сгорания двухтактного ДВС с турбонаддувом и самовоспламенением.

Изобретение относится к двигателям с непосредственным впрыском и, в частности, к работе такого двигателя некоторым образом для минимизации выделений твердых частиц с отработавшими газами из двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный клапан (50) для впрыскивания жидкого топлива с низкой температурой воспламенения в камеру сгорания двухтактного ДВС с турбонаддувом и самовоспламенением.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный клапан (50) для впрыскивания жидкого топлива с низкой температурой воспламенения в камеру сгорания ДВС с турбонаддувом и самовоспламенением.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена топливная форсунка для впрыскивания топлива в ДВС, имеющая впускной канал (11) для жидкости, дозирующее отверстие (12) для жидкости и ведущий от впускного канала (11) к дозирующему отверстию (12) продолговатый, имеющий форму полого цилиндра проточный канал (13), ограниченный корпусом форсунки (14) и втулкой (15).

Изобретение может быть использовано в аккумуляторных системах топливоподачи с электронным управлением для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена электрогидравлическая форсунка (ЭГФ) с возможностью формирования закона подачи топлива, содержащая корпус 2 с размещенными в нем топливоподающими 3.1-3.3 и сливными 4 каналами, клапан 14 с электроприводом и входным каналом 15.

Изобретение может быть использовано в системах управления для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство управления для ДВС, включающее в себя первый блок обнаружения, обнаруживающий в качестве первого параметра температуру наконечника сопла форсунки, и второй блок обнаружения, обнаруживающий в качестве второго параметра количество тепла головки цилиндра.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство подачи топлива в цилиндр ДВС, содержащее форсунку непосредственного впрыска, включающую корпус 1, в котором выполнены две гидравлические полости 2 и 8 с подпружиненным клапаном 5 между ними.

Изобретение может быть использовано при диагностике систем топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство впрыска топлива для ДВС, содержащее: форсунку, впрыскивающую топливо в цилиндр ДВС; модуль получения объема впрыска топлива, получающий объем впрыскиваемого форсункой топлива; модуль получения величины теплообразования, получающий величину теплообразования впрыскиваемого форсункой и воспламеняемого топлива; и модуль управления, который определяет то, что возникает анормальность форсунки, при определении того, что разность между объемом впрыска топлива и опорным объемом впрыска топлива находится в пределах предварительно определенного диапазона, и того, что величина теплообразования, превышает опорную величину теплообразования, соответствующую опорному объему впрыска топлива.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способ и устройство для управления подачей топлива в дизель на стационарных установках или мобильном транспорте.

Изобретение предназначено для ультразвукового диспергирования. Ультразвуковое диспергирующее устройство содержит блок, генерирующий ультразвуковые колебания, генерирующий ультразвуковые волны и диспергирующий распыляемый материал; распылительный блок, содержащий распылительный проточный канал, в котором распыляемый материал перемещается вдоль центральной оси, проходящей через центр блока, генерирующего ультразвуковые колебания, при этом распылительный блок также содержит распылительную головку, в которую подается распыляемый материал с одного конца распылительного проточного канала и которая распыляет распыляемый материал с другого конца распылительного проточного канала; теплообменный блок, окружающий блок, генерирующий ультразвуковые колебания и снижающий количество тепла, вырабатываемое блоком, и корпус, окружающий блок, генерирующий ультразвуковые колебания, и теплообменный блок и содержащий теплообменные камеры.
Наверх