способ электроимпульсного распыления жидкости и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ электроимпульсного распыления жидкости, включающий нагнетание струи жидкости через сопловое отверстие при создании электроискрового разряда, отличающийся тем, что электроискровой разряд создают в потоке жидкости, постоянно протекающем в направлении, перпендикулярном оси соплового отверстия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроискровой разряд создают под воздействием высоковольтного электрического поля, вектор напряженности которого направлен параллельно оси соплового отверстия.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что электроискровой разряд создают в потоке жидкости, протекающей через зону разряда со скоростью не менее 5 м/с.

4. Устройство для электроимпульсного распыления жидкости, преимущественно топлива, содержащее корпус с сопловым отверстием на торце, центральный электрод, соосно закрепленный внутри корпуса в изоляторе, и канал для подвода жидкости, при этом корпус и центральный электрод подключены к импульсному источнику тока, отличающееся тем, что канал для подвода жидкости выполнен коаксиально внутри центрального электрода, а корпус снабжен дополнительным патрубком для отвода жидкости.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что центральный электрод установлен в изоляторе с возможностью осевого перемещения.

6. Устройство по пп. 4 и 5, отличающееся тем, что сопловое отверстие снабжено отсечным клапаном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрогидравлического распыления жидкости и может быть использовано, преимущественно, для впрыскивания топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Из уровня техники известен способ электрогидравлического распыления жидкости, включающий нагнетание струи жидкости через сопловое отверстие при создании в струе электроискрового разряда (см. авт. св. СССР N 1041162, кл. B 05 B 5/06, 1983 г.). При этом в результате высоковольтного электроискрового пробоя происходит электрогидравлический удар, сопровождающийся резким скачком давления, приводящим к выбросу через сопловое отверстие высокоскоростного потока мелкодисперсных капель.

К недостатку данного способа следует отнести наличие в распыленном потоке продуктов взаимодействия жидкости с электроискровым разрядом, образующихся при прохождении струи через зону разряда, что ухудшает качество распыливаемой среды и ограничивает возможности использования процесса электрогидравлического распыления, например, для впрыска топлива в системах питания двигателей внутреннего сгорания,

Известны также устройства для электрогидравлического распыления жидкости, содержащие корпус с сопловым отверстием и патрубком подачи топлива, и систему электродов, расположенных внутри или снаружи корпуса, которые подключены к высоковольтному импульсному источнику тока (см. авт. св. СССР N 119403, кл. B 05 B 5/00, 1951 г.; Авт. св. СССР N 1041162, кл. B 05 B 5/06, 1983 г.; Авт. св. СССР N 1087186, кл. B 05 B 5/00, 1984 год). Распыливаемая жидкость в этих устройствах подается под небольшим давлением во внутреннюю полость (камеру) корпуса через патрубок, снабженный обратным клапаном, а эффективность мелкодисперсного распыла достигается за счет электроискрового разряда при прохождении струи в зазоре между электродами, одним из которых, как правило, является корпус.

Наиболее близким к изобретению является устройство для электрогидравлического распыления, содержащее корпус с сопловым отверстием на торце, центральный электрод, соосно закрепленный внутри корпуса в изоляторе, и канал для подвода жидкости, при этом корпус и центральный электрод подключены к импульсному источнику питания (см. Авт. св. СССР N 925413, кл. B 05 B 5/00, 1982 г.).

Однако в этом устройстве, как и в других вышеуказанных известных электрогидравлических распылителях в струе распыливаемой жидкости содержатся продукты взаимодействия жидкости с электроискровым разрядом, что снижает параметры распыла и не позволяет использовать их в качестве топливовпрыскивающей форсунки для двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение направлено на повышение эффективности и качества электрогидравлического распыла жидкости и создание электроимпульсного распылителя, пригодного для использования в качестве топливной форсунки для питания двигателей внутреннего сгорания.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе электроимпульсного распыления, включающем нагнетание струи жидкости через сопловое отверстие при создании электроискрового разряда, согласно изобретению, электроискровой разряд создают в потоке жидкости, постоянно протекающей в направлении, перпендикулярном оси соплового отверстия.

При этом для эффективного распыления преимущественно топлива в двигателях внутреннего сгорания электроискровой разряд создают под действием высоковольтного электрического поля, вектор напряженности которого направлен параллельно оси соплового отверстия, и в потоке жидкости, протекающей через зону разряда со скоростью не менее 5 м/с.

Кроме того, в устройстве для электроимпульсного распыления жидкости, преимущественно топлива, содержащем корпус с сопловым отверстием на торце, центральный электрод, соосно закрепленный внутри корпуса в изоляторе, и канал для подвода жидкости, в котором корпус и центральный электрод подсоединены к импульсному источнику тока согласно изобретению, канал для подвода жидкости выполнен коаксиально внутри центрального электрода, а корпус снабжен дополнительным патрубком для отвода жидкости.

Предпочтительно, чтобы центральный электрод был установлен в изоляторе с возможностью осевого перемещения, а сопловое отверстие снабжено отсечным клапаном.

Создание электроискрового разряда в потоке жидкости, постоянно протекающим мимо соплового отверстия в направлении, перпендикулярном оси последнего, обеспечивает очистку зоны разряда от продуктов взаимодействия разряда с жидкостью, которые уносятся циркулирующим потоком и не попадают в распыливаемую струю, что повышает интенсивность и качество распыла жидкости и позволяет эффективно использовать заявленный способ с заданным соотношением режимных параметров для впрыска топлива в системах питания двигателей внутреннего сгорания. При этом простота конструктивного выполнения устройства для электроимпульсного распыления жидкости - топлива и надежность его работы с возможностью регулирования параметров впрыска при создании импульсов высокого давления обусловлены наличием полого центрального электрода с коаксиальным внутренним каналом для подвода жидкости, установленного с возможностью осевого перемещения.

На чертеже представлен общий вид устройства для электроимпульсного распыления.

Устройство выполнено в виде топливной форсунки и содержит корпус 1 с сопловым отверстием 2 на торце 3 и патрубком 4 для отвода жидкости (топлива), полый центральный электрод 5, внутри которого выполнен коаксиальный канал 6 для подвода жидкости (топлива). Центральный электрод 5 закреплен в изоляторе 7 с возможностью осевого перемещения, что позволяет регулировать величину искрового зазора 8 между торцом 3 и центральным электродом 5, а сопловое отверстие 2 снабжено отсечным клапаном 9. Корпус 1 и центральный электрод 5 подсоединены к высоковольтному импульсному источнику тока (на чертеже не показано).

Способ электроимпульсного распыления реализуется следующим образом.

Жидкость (топливо) под низким давлением постоянно нагнетают по внутреннему каналу 6 в искровой зазор 9 между торцом 3 и центральным электродом 5, где поток жидкости изменяет свое направление с осевого на радиальное и протекает мимо соплового отверстия 2 в направлении, перпендикулярном оси последнего. При периодической подаче от источника тока высоковольтного импульса в зазоре 8 происходит электроискровой разряд (высоковольтный пробой слоя жидкости), в результате чего в потоке возникает электрогидравлический удар, сопровождающийся резким скачком давления с высокоскоростным выбросом струи жидкости через сопловое отверстие 2, на выходе из которого образуется факел тонкодисперсных капель. Высокую интенсивность и качество распыла, необходимые для впрыска топлива, обеспечивает отсечной клапан, установленный в сопловом отверстии 2. Пройдя искровой зазор 8 основной поток жидкости опять изменяет направление движения на осевое и по патрубку 4 отводится из внутренней полости корпуса 1 форсунки, например в систему питания двигателя внутреннего сгорания.

Постоянная циркуляция основного потока жидкости через зазор 8 во внутренней полости корпуса 1 со скоростью не менее 5 м/с обеспечивает унос продуктов взаимодействия топлива с искровым разрядом из зоны разряда, что исключает их попадание в камеру сгорания и создает возможность для получения высококачественного электрогидравлического удара при подаче последующего высоковольтного импульса, частота которых при этом может быть очень большой и достаточной для работы в системе питания для высокооборотных двигателей внутреннего сгорания, в том числе и дизелей.