пневматическая форсунка

Формула изобретения

Пневматическая форсунка, содержащая корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостный и газовый каналы, жидкостное и газовое кольцевые сопла, переходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного сферического торца штока и имеющую входной участок у основания торца штока, а выходной участок - в зоне миделя его сферической поверхности, отличающаяся тем, что внутри штока по оси выполнен дополнительный газовый канал, переходящий в кольцевое газовое сопло, расположенное ниже по потоку от кольцевого жидкостного сопла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике и предназначено для распыливания жидкостей и водоугольного топлива.

Известна форсунка с распыливанием жидкости, в которой струя жидкости подводится в соосный газовый поток [1]. Принцип работы газовых форсунок связан с возникновением на поверхности раздела газа и жидкости неустойчивых волн, в результате взаимодействия которых с газовым потоком струя (пленка) распадается на капли.

Недостатком известной конструкции форсунки является тот факт, что с ростом размера жидкостного сопла и расхода жидкости резко ухудшается качество распыливания, поэтому для распыливания заданного расхода жидкости приходится устанавливать несколько сопл, что усложняет конструкции форсунок и их эксплуатацию.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является пневматическая форсунка, содержащая корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостный и газовый каналы, жидкостное и газовое кольцевые сопла, переходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного выполненного сферическим, торца штока, причем входной участок камеры смешения расположен у основания торца, а выходной участок в зоне миделя его сферической поверхности [2].

Струя жидкости подается в высокоскоростной попутный газовый поток вдоль выпуклой образующей выходного торца штока. В силу эффекта Коанда струя жидкости прилегает к стенкам штока. Свободная граница такой струи неустойчива (неустойчивость Тейлора). На поверхности струи образуются продольные ребра. С удалением от сопла высота гребней ребер увеличивается и, начиная с некоторого расстояния от него, струя распадается на пластинчатые струйки, в результате чего поверхностная энергия струи существенно увеличивается. Попутный высокоскоростной газовый поток, выходящий из кольцевого газового сопла, обдувает каждую пластинчатую струйку с двух сторон. В силу неустойчивости Гельмгольца (в данном случае - неустойчивости флага) жидкостные струйки распадаются на мелкие капли и в результате формируется брызговой факел.

В этой форсунке вдоль наружной поверхности жидкостной струи образуется поток ультрадисперсных капель, плотность которых увеличивается с приближением к поверхности струи. Поэтому плотность среды в поперечном сечении потока плавно изменяется от плотности газа на периферии к плотности жидкости у стенок торцового участка штока. Неустойчивость Тейлора в этой ситуации проявляет себя не так сильно, как в случае резкой границы раздела фаз. При больших толщинах жидкостной струи дисперсность распыла топлива оказывается недостаточной.

Таким образом, недостатком известной форсунки является малая дисперсность при больших расходах жидкого топлива.

В основу изобретения положена задача создания пневматической форсунки с таким штоком, конструкция которого позволила бы повысить дисперсность распыливания жидкости при больших расходах.

Поставленная задача решается тем, что в пневматической форсунке, содержащей корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостный и газовый каналы, жидкостное и газовое кольцевые сопла, переходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного сферического торца штока и имеющую входной участок у основания торца штока, а выходной участок - в зоне миделя его сферической поверхности, согласно изобретению, внутри штока по оси выполнен дополнительный газовый канал, переходящий в кольцевое газовое сопло, расположенное ниже по потоку от кольцевого жидкостного сопла.

На чертеже приведена схема форсунки.

Форсунка содержит корпус 1 с размещенным по оси корпуса штоком 2. В корпусе выполнены охватывающие шток 2 жидкостный 3 и газовый 4 каналы, переходящие в сопла 5,6 соответственно жидкостное и газовое. Жидкостное 5 и газовое 6 сопла, в свою очередь, переходят в камеру 7 смешения образованную внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной сфероподобной поверхностью 8 выходного участка торца штока 2. Внутри штока размещен центральный газовый канал 9, переходящий в кольцевое газовое сопло 10, расположенное ниже по потоку от кольцевого жидкостного сопла 6.

Пневматическая форсунка работает следующим образом.

Струя жидкости, вытекающая из жидкостного сопла 5, не отрываясь в силу эффекта Коанда от стенки, омывает сферическую поверхность выходного участка штока 2. Благодаря неустойчивости Тейлора струя жидкости перестраивается в набор продольных пластинчатых струек, которые за счет обдува высокоскоростным газовым потоком, истекающим из сопла 6, со стороны газового потока разрушаются, образуя факел мелкодисперсных капель. Ниже по потоку недостаточно диспергированная часть жидкостной струи попадает в зону действия второго газового потока, выдуваемого из сопла 10, и, пересекая его, ускоряется и подвергается дополнительному диспергированию.

Таким образом, предлагаемая пневматическая форсунка позволяет повысить дисперсность распыливания при больших расходах жидкости за счет выполнения дополнительного газового канала внутри по оси штока и кольцевого газового сопла, размещенного ниже по потоку от кольцевого жидкостного сопла, благодаря чему ускоряется поток жидкости у стенок штока и увеличивается его поверхностная энергия.