Ротационная форсунка

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСНОтввУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(Р 2) Заявлено 15. 08.79 (21) 2809158/24-06с присоединением заявки рй Р 23 О 11/Об.Опубликовано 23, 12. 82. Бюллетень,1 й 47 ао делам нзабретений н еткрытийДата опубликования описания 23, 12,82В.Г. Базаров, Г.А. Смага, А.В. Кузьмин, М.ф. Дрига:.".Н, Т. Рудык и Н. Е, ПетраковВсесоюзный научно-исследовательский и проектнр",конструкторский институт атомного энергетичесогогмашиностроения и Московский ордена Ленина и орцена" Октябрьской Революции авиационный институт " " . = -,им . Серго Орджоникидзе(54) РОТАЦИОННАЯ ФОРСУНКА 1Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей, в частности к топливным форсункам для подачи вязких жидких топлив.По основному авт. св. И 929964 известнафорсунка, содержащая насадок 5 с установленным на оси ротационным распылителем в виде стакана, образующего с выходным участком насадка кольцевой конфузорный канал для подачи первичного воздуха, на внешней поверха ности стакана вблизи его выходной кромки и на внутренней .поверхности насадка выполнены выступы, образующие каналы, перекрываемые выступами стакана при его вращении 1.1 3.Такое выполнение Форсунки обеспечивает повышение качества распыливанйя, однако не позволяет получить равномерного распределения капель по зои не смесеобразования и требует существенных затрат энергии газа для возбуждения достаточно интенсивных колебаний давления. 2Целью изобретения является повышение дисперсности и равномерности распыливания.Поставленная цель достигается тем, что внутренняя полость распыливающего стакана выполнена в виде четвертьволнового акустического резонатора, а образованный насадком и стаканом кольцевой канал - в виде проточного резонатора Гельмгольца, причем произведение отношений объема кольцевого канала к объему внутренней. полости распыливающего стакана, длины выполненных на внешней поверхности стакана выступов к длине его внутренней полости и диаметра кромки распыливающего стакана к высоте выступов составляет 0,5- 1,0.На Фиг. 1 представлена предложенная форсунка, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения в распылителе ряда выступов стакана снаружи выступов насадка.Форсунка содержит корпус.1 с насад" ком 2, установленным в нем с возможностью осевого перемещения и фиксации,и размещенный в корпусе 1 полый вал 3с распылителем топлива в виде стакана 4, образующего с выходным участкомнасадка 2 кольцевой конфузорный канал5 для подачи первичного воздуха. Стакан 4 закреплен на валу 3 с помощьюпитателя 6, имеющего каналы 7 для подачи топлива во внутреннюю полость стакана 4еНа внешней поверхности стакана 4вблизи его выходной кромки выполненывыступы 8, а на внутренней поверхности насадка 2 выступы 9, образующие каналы 10 перекрываемые выступами 8стакана 4 при вращении последнего..Внутренняя полость распыливающего стакана 4 выполнена в виде четвертьвол-нового акустического резонатора, аобразованный насадком 2 и стаканом 4кольцевой канал 5 - в виде проточного резонатора Гельмгольца, причем произведение отношений объема кольцевого канала 5 к объему внутренней полости распыливающего стакана 4, длины 2выполненных на внешней поверхностистакана 4 выступов 8 к длине его внутренней полости и диаметра кромки распыливающего стакана 4 к высоте выступов составляет 0,5-1,0,30При вращении вала 3 и подачи черезканал 7 топлива, оно растекается повнутренней поверхности стакана 4 поддействием центробежных сил, истекаетв виде тонкой жидкостной пелены с еговыходной кромки. При подаче через канал 5 сжатого воздуха он истекает изнасадка 2 через каналы 10, периодически перекрываемые выступамй 8 и 9 привращении стакана 4 и распыливает жид 40кую щелену. Генерируемые выступами 8и 9 колебания воздушного потока привращении стакана 4 вызывают образование в его внутренней полости акустической стоячей волны, пучность скорости которой расположена у кромки ста 45кана. Одновременно в канале 5 возбуждаются колебания давления, резонансные к колебаниям скорости у кромок.Это приводит к образованию градиентных колебательных течений воздуха,об-фтекающих кромку стакана 4 и деформируощих истекающую с нее жидкостнуюпелену. Это приводит к повышению равномерности распределения образующихсяпри распаде жидкостной пелены капель Лпо радиусу факела распыливания.В целом, при той же затрате кинематической энергии воздушного потока,такая форсунка обеспечивает в 20-30 раз большую амплитуду акустических колебаний, что интенсифицирует распыливание и тепломассоперенос в зоне горения.Для обеспечения достаточной добротности внутренней полости распыливающего стакана как четвертьволнового акустического резонатора угол конусности его стенок не должен превышать 35 Из условий качественного распыливания и равномерного распределения жидкости по окружности угол конус- ности стакана должен быть не менее 12 ф. При выполнении этих условий вокруг кромки стакана 4 образуется возвратно-поступательное течение воздуха, диспергирующее истекающую с нее жидкостную пелену и образующее последовательность тороидальных вихревых колец, зарученных в противоположные стороны. Эти кольца приводят к интенсификации тепломассообмена между распыленным топливом и горячими продуктами сгорания из зоны обратных токов,расположенных по оси горелки.Различие в плотности и составе газа на периферии области тороидальных вихрей и центральной области приводит к тому, что по длине факела образуются кольцевые зоны переменного состава, отличающегося от стехиометрического, в которых в поле создаваемых горелкой акустических колебаний происходит предварительное неполное сгорание жидкого топлива в воздухе, Продукты неполного сгорания, смешиваясь со вторичным воздухом, догорают в нем, обеспечивая требуемую полноту сгорания. В то же время, пониженный температурный уровень и восстановительнаяатмосфера зоны основного тепловыделения (в области тороидальных вихрей)препятствует образованию окислов азотаТаким образом, такая форсунка организует двухстадийное сжигание топлива, в котором за счет организации в зоне смесеобразования и горения тороидальных вихрей с противоположной за-. круткой смежных вихрей обеспечивается повышение скоростей процессов тепломассопереноса, лимитирующих горение,и подвод к продуктам неполного сгорания дополнительного окислителя.Выполнение внутренней полости распыливающего стакана в виде акустического четвертьволнового резонатора, а кольцевого воздушного канала образованного насадком и стаканом - в виде проточного резонатора Гельмгольца, обеспечивает использование энергии акустических колебаний, возбуждаемых выступами 8 и 9 не только для интен сификации распыливания и горения жид-, ких капель, но и для создания в зоне горения чередующихся тороидальных вих" рей, образующих области переменной концентрации. 1 ЮТаким образом, предложенная форсунка реализует способ сжигания жидкого топлива, состоящий в том, что его распыливают .в виде конической пелены капель в спутном потоке воздуха, приво дят его в осесимметричное колебательное движение и образуют им в зоне горения систему перемещающихся в осевом направлении тороидальных вихрей, смежные из которых имеют противоположную 20 закрутку.Такая организация горения обеспечивает одновременное достижение как полноты сгорания, так и уменьшение загрязнения окружающей среды токсич-25 ными окислами азота. Ротационная форсунка по авт. св. Р 929964, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения дисперсности.иравномерности распыливания, внутренняя полость распыливающего стакана выполнена в виде четвертьволнового акустического резонатора, а образованный насадком и стаканом кольцевой канал в в виде проточного резо" натора Гельмгольца, причем произведение отношений объема кольцевого канала к объему внутренней полости распыливающего стакана, длины выполненных на внешней поверхности стакана выступов к длине его внутренней полости и диаметра кромки распылйвающего стака" на к высоте выступов составляет 0,5- 1,0. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 929961, кл. Г 23 О 11/06, 1977Составитель Т. НевероваТехред С.Мигунова Корректор Л. Бокша Редактор Г. Ус Заказ 9879/42 С СР. 4/5 иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж 598 ВНИИПИ Государст по делам изоб 035, Москва, ЖПодписно енного комитета етений и открыт , Раушская наб.