Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Форсунка двопаливна, що містить корпус з каналами підведення рідкого та газоподібного палива, газороздавальний насадок з газороздавальними отворами, завихрювач повітряного потоку, сопловий отвір, яка відрізняється тим, що форсунка додатково оснащена центральним каналом подачі повітря, що виконаний по осі корпусу концентрично каналам подачі палива, а канал подачі рідкого палива обладнаний розпилювачем (4), який пов'язаний з центральним каналом подачі повітря та виконаний з можливістю надавати паливу відцентрове закручення, газороздавальний насадок, завихрювач і сопловий отвір виконані у вигляді кожуха (2), причому завихрювачем є косі пази (7), які виконані в тілі кожуха таким чином, щоб створювати зону завихрення в сопловій частині порожнини кожуха, при цьому кожух містить з'єднаний з розпилювачем (4) центральний канал з дифузором, виконаний з можливістю направляти паливоповітряну суміш при роботі на рідкому паливі в зону завихрення, крім того, частина газороздавальних отворів виконані з можливістю подавати газоподібне паливо в зону завихрення, а інша частина - з можливістю подавати газоподібне паливо в зону горіння, минаючи зону завихрення і сопловий отвір.

2. Форсунка двопаливна за п. 1, яка відрізняється тим, що центральний канал подачі повітря виконаний у вигляді втулки (3) із зовнішніми поздовжніми пазами, а розпилювач (4) виконаний у вигляді втулки з наскрізними тангенціальними пазами.

3. Форсунка двопаливна за п. 1, яка відрізняється тим, що в сопловій частині кожуха виконані отвори (10) для виходу паливоповітряної суміші і отвори (11) з напрямним буртом для обдування сопла.

Текст

Реферат: Форсунка містить корпус з каналами підведення рідкого та газоподібного палива, газороздавальний насадок з газороздавальними отворами, сопловий отвір та завихрювач повітряного потоку. По осі корпусу концентрично каналам подачі палива виконаний центральний канал подачі повітря. Канал подачі рідкого палива обладнаний розпилювачем, який пов'язаний з центральним каналом подачі повітря та виконаний з можливістю надавати паливу відцентрове закручення. Газороздавальний насадок, завихрювач і сопловий отвір виконані у вигляді кожуха. В тілі кожуха виконані косі пази, що створюють зону завихрення в сопловій порожнині кожуха. Кожух містить з′єднаний з розпилювачем центральний канал з дифузором, виконаний з можливістю направляти паливоповітряну суміш при роботі на рідкому паливі в зону завихрення. Газороздавальні отвори виконані з можливістю подавати газоподібне паливо в зону завихрення, а також в зону горіння, минаючи зону завихрення і сопловий отвір. UA 108721 C2 (12) UA 108721 C2 UA 108721 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до пристроїв з безпосереднім вприскуванням рідкого вуглеводневого палива нормальної або підвищеної в'язкості в краплинному стані або газоподібного вуглеводневого палива в камеру згоряння газотурбінного двигуна (ГТД) і підготовкою паливоповітряної суміші для спалювання в зоні горіння за допомогою повітря. Форсунка може бути використана в газотурбінних приводах (ГТП), що працюють на рідкому і газоподібному вуглеводневому паливі. Актуальною задачею є створення камер згоряння наземних газотурбінних установок (ГТУ), які можуть працювати поперемінно на рідкому і газоподібному вуглеводневому паливі. Це пов'язане з дефіцитом у постачаннях газоподібного палива, і з необхідністю роботи двигуна, в певні періоди часу, на рідкому вуглеводневому паливі підвищеної в'язкості. Відомий пальник для спалювання рідкого і газоподібного палива [патент РФ № 2039320, C1, F23D 17/00, опубл. 09.07.1995], що містить корпус, рідкопаливну форсунку, внутрішню газоподавальну трубу з вихідними отворами. Повітроподавальна обичайка має на виході конічну перфоровану перегородку з кутом розкриття щонайменше рівним куту розкриття факела рідкопаливної форсунки. Зовнішній канал утворений обичайкою і корпусом і через отвори з'єднаний з газовим колектором. У зовнішній обичайці передньої частини каналу встановлений кільцевий кутовий стабілізатор, що утворює із обичайкою порожнину. Перегородка має отвори, а обичайка - вікна для виходу повітря, що надходить усередину обичайки. Обичайка разом зі стабілізатором має можливість осьового переміщення щодо корпусу. Відомий пристрій неможливо використовувати в ГТП, через великі габарити, низьку ефективність роботи в складі ГТП. Недоліком також є, як зазначено в самому патенті, недостатня стійкість факела при роботі на мазуті, і, як наслідок, здатність роботи переважно на газі. Відомий пальник за патентом РФ на винахід № 2079049, F23D 17/00, опубл. 10.05.1997. Пальник містить концентрично розташовані кільцеві канали для підведення різних робочих середовищ (В, С, Е, F) і зовнішню систему кільцевих каналів для підведення повітря, що конічно звужуються, причому передбачено множину випускних форсунок для підмішування тонкорозподіленого газоподібного середовища В або рідкого середовища С до повітряного потоку А, що протікає в системі кільцевих каналів для підведення повітря. З боку припливу, вище випускних форсунок, у систему кільцевих каналів для підведення повітря впадає додатковий кільцевий канал. До недоліків пальника належить те, що відсутній центральний повітряний канал, який забезпечує краще перемішування рідкого палива з повітрям і, відповідно, поліпшує повноту згоряння. Крім того, відсутній відцентровий конус у каналі рідкого палива, що забезпечує якісний розпил рідкого палива. Виходячи із приблизних оцінок прохідних перерізів, габарити даного пальника дуже великі, що не дозволяє використовувати його в ГТП на базі авіаційного двигуна. Найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак відомим пристроєм є пальник [патент РФ № 2197685, С1, F23D 17/00, 27.01.2003], призначений для спалювання палива, переважно в камерах згоряння ГТУ. Пальник містить завихрювач повітря з лопатками, що сполучений з каналом підведення палива, газороздавальний насадок з газороздавальними отворами, розміщеними між лопатками завихрювача повітря. Газороздавальний насадок має додатковий ряд газороздавальних отворів, що розташовані перед лопатками завихрювача повітря. Крім того, пальник може бути додатково оснащений форсункою рідкого палива, що встановлюється на осі пальника. Недоліками даного пристрою є низька ефективність роботи форсунки на рідкому паливі через упорскування палива в зону горіння без попередньої підготовки, і малого кута розпилу палива, а також наявність громіздкого лопаткового завихрювача повітря. Задачею винаходу є вдосконалення форсунки, що працює на двох видах палива (газоподібне і рідке). Технічним результатом є забезпечення ефективності її роботи за рахунок поліпшення змішування палива (як рідкого, так і газоподібного) з повітрям та збільшення кута розпилу паливоповітряної суміші (при роботі на рідкому паливі), що у свою чергу сприяє повноті згоряння і стабілізації факела горіння на всіх режимах роботи ГТП. Додатковим технічним результатом є компактність конструкції, що дозволяє використовувати заявлену форсунку в ГТП на базі авіаційних двигунів з мінімальною кількістю доробок, без збільшення габаритів приводу. Поставлена задача вирішується тим, що у двопаливній форсунці, що містить корпус із каналами підведення рідкого і газоподібного палива, газороздавальний насадок з газороздавальними отворами, завихрювач повітряного потоку, сопловий отвір, відповідно до винаходу, форсунка додатково оснащена центральним каналом подачі повітря, що виконаний по осі корпусу концентрично каналам подачі палива, а канал підведення рідкого палива оснащений розпилювачем 4, який пов'язаний із центральним каналом подачі повітря і виконаний з можливістю відцентрового закручення палива. Центральний канал подачі повітря 1 UA 108721 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 конструктивно виконаний у вигляді втулки 3 із зовнішніми поздовжніми пазами, а розпилювач 4 – у вигляді втулки з наскрізними тангенціальними пазами. Зовнішні поздовжні пази втулки 3 та наскрізні тангенціальні пази розпилювача 4 виконують функцію подавання та попереднього змішування рідкого палива з повітрям, що надходить через центральний канал корпусу форсунки (внутрішню порожнину втулки 3). Газороздавальний насадок, завихрювач і сопловий отвір у заявленій форсунці виконані у вигляді кожуха 2, при цьому як завихрювач використовуються виконані в тілі кожуха косі пази 7, що створюють зону завихрення повітряного потоку в сопловій частині порожнини кожуха. В центральній частині кожух 2 містить канал з дифузором. Центральний канал кожуха виконаний з можливістю направляти суміш рідкого палива з повітрям після центрального каналу з розпилювачем 4 у згадану зону завихрення, при цьому підготовлена паливоповітряна суміш при роботі на рідкому паливі додатково змішується з повітрям у зоні завихрення, що забезпечує рівномірне перемішування паливоповітряної суміші, а дифузор центрального каналу кожуха забезпечує оптимальний кут розпилу паливоповітряної суміші. Такі конструктивні елементи форсунки дозволяють збільшити повноту згоряння палива, а також отримати стабілізацію факела на всіх режимах роботи ГТП на рідкому паливі. У свою чергу, частина газороздавальних отворів 8 виконані з можливістю подавати газоподібне паливо в зону завихрення для перемішування з повітрям, і розташовані паралельно до центральної осі форсунки, а інша частина газороздавальних отворів 9 виконані з можливістю подавати газоподібне паливо в зону горіння, минаючи зону завихрення і сопловий отвір, та розташовані під кутом до осі форсунки. Це забезпечує максимальну стабільність горіння на всіх режимах роботи ГТП на газоподібному паливі. Додатково в сопловій частині кожуха виконані отвори для виходу паливо-повітряної суміші та отвори для обдування сопла з напрямним буртом для запобігання накопичення нагару на зовнішньому конусі завихрювача. Інтеграція завихрювача в кожух форсунки дозволила отримати мінімальні габарити форсунки, що забезпечує додатковий технічний результат та дозволяє встановлювати форсунку на ГТП на базі авіаційних двигунів з мінімальною кількістю доробок, при цьому габарити ГТП у цілому і камери згоряння, зокрема, залишаються незмінними. Нижче наводиться опис пристрою, що заявляється, з посиланнями на креслення, на якому зображений загальний вигляд форсунки двопаливної. Форсунка включає наступні конструктивні елементи: корпус 1, кожух 2, втулку 3, розпилювач 4, кільце ущільнювальне 5, шайбу 6. Корпус 1 форсунки виконаний у вигляді відливка з титанового сплаву. Корпус 1 має два канали для подачі відповідно рідкого і газоподібного палива. У корпус 1 уварена втулка 3. На зовнішній поверхні втулка 3 має чотири пази для подачі та розподілу рідкого палива, а внутрішня порожнина втулки служить центральним повітряним каналом. До втулки примикає розпилювач 4. Розпилювач 4 має чотири наскрізних тангенціальних пази. На корпус 1 установлений кожух 2. Для ущільнення і герметизації з'єднання розпилювача 4 і центрального каналу кожуха 2 встановлене нікелеве ущільнювальне кільце 5 і шайба 6. Кожух 2 виконаний із двох зварених деталей - самого кожуха і сопла. На кожусі є десять косих пазів 7 для подачі повітря, та десять отворів 8 для подачі газу, які паралельні осі форсунки. Також для подачі газу в кожусі виконані двадцять отворів 9 під кутом до осі форсунки. На конусі сопла є ряд отворів 10 для поліпшення розпилення паливоповітряної суміші. Як антинагарні заходи на конусі є ряд отворів 11 і спрямовуючий бурт. Форсунка двопаливна "газ плюс рідке паливо" встановлюється в камеру згоряння ГТП у кількості 24 штук і закріплюються на корпусі камери згоряння через фланці корпуса форсунки. Працює форсунка в такий спосіб. Паливо до форсунки підводиться від двох паливних колекторів, що закріплені на передньому фланці камери згоряння. По одному з колекторів подається рідке паливо, по іншому - газоподібне паливо. Для приєднання трубок підведення палива форсунка має штуцери. У штуцер підведення рідкого палива вмонтований фільтр різьбовий, призначений для додаткової фільтрації рідкого палива. При роботі ГТП на рідкому паливі - авіаційному гасі або дизельному паливі, паливо надходить у форсунку по каналу рідкого палива і попадає в кільцеву камеру 12 у корпусі форсунки. Проходячи через чотири пази у втулці 3, паливо спрямовується в чотири тангенціальних пази розпилювача 4. Проходячи через тангенціальні пази в центральний канал паливо закручується і змішується з повітрям, що надходить по внутрішній порожнині втулки 3, і під дією відцентрових сил, що виникають у результаті закручення, розпилюється при виході із соплового отвору кожуха 2, одночасно змішуючись із повітрям, що надходить через десять 2 UA 108721 C2 5 10 15 20 косих пазів 7, виконаних у кожусі. Герметичність каналу рідкого палива і каналу газоподібного палива досягається шляхом зминання кільця ущільнювального 5 через шайбу 6. При роботі на газоподібному паливі, паливо надходить у форсунку по каналу газоподібного палива в кільцеву камеру 13 у корпусі форсунки. Газ надходить у десять отворів 8 у кожусі і перемішується з повітрям, що надходить через пази 7, тангенціально закручуючись і утворюючи паливоповітряну суміш. Частина паливоповітряної суміші попадає в зону горіння через ряд із тридцяти отворів 10 на кінці конуса сопла кожуха 2. Також газ надходить у зону горіння через двадцять отворів 9 у кожусі 2, розташованих під кутом до осі форсунки. Частина повітря надходить у двадцять отворів 11 і направляється за допомогою бурту уздовж зовнішньої стінки конуса, забезпечуючи обдування конуса-розпилювача для здування нагару. Винахід вирішує задачу використання двох видів палива - рідкого і газоподібного, зокрема при роботі ГТП. Перемикання з одного вигляду палива на інший вигляд палива відбувається без зупинки ГТП. Знижується рівень викидів шкідливих речовин в атмосферу. Це досягається поліпшеним змішанням палива і повітря, що у свою чергу сприяє повноті згоряння і стабілізації факела горіння на всіх режимах роботи ГТП. При впровадженні винаходу досягається можливість застосовувати як паливо авіаційний гас, зимове і літнє дизельне паливо, природний газ. Винахід, при необхідності, дозволяє модернізувати наявні ГТП або авіаційні двигуни, що працюють на газоподібному паливі, у ГТП із системою "газ плюс рідке паливо" з мінімальною кількістю доробок і без зміни габаритних характеристик. Двопаливна форсунка поліпшує експлуатаційні характеристики ГТП. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 1. Форсунка двопаливна, що містить корпус з каналами підведення рідкого та газоподібного палива, газороздавальний насадок з газороздавальними отворами, завихрювач повітряного потоку, сопловий отвір, яка відрізняється тим, що форсунка додатково оснащена центральним каналом подачі повітря, що виконаний по осі корпусу концентрично каналам подачі палива, а канал подачі рідкого палива обладнаний розпилювачем (4), який пов'язаний з центральним каналом подачі повітря та виконаний з можливістю надавати паливу відцентрове закручення, газороздавальний насадок, завихрювач і сопловий отвір виконані у вигляді кожуха (2), причому завихрювачем є косі пази (7), які виконані в тілі кожуха таким чином, щоб створювати зону завихрення в сопловій частині порожнини кожуха, при цьому кожух містить з'єднаний з розпилювачем (4) центральний канал з дифузором, виконаний з можливістю направляти паливоповітряну суміш при роботі на рідкому паливі в зону завихрення, крім того, частина газороздавальних отворів виконані з можливістю подавати газоподібне паливо в зону завихрення, а інша частина - з можливістю подавати газоподібне паливо в зону горіння, минаючи зону завихрення і сопловий отвір. 2. Форсунка двопаливна за п. 1, яка відрізняється тим, що центральний канал подачі повітря виконаний у вигляді втулки (3) із зовнішніми поздовжніми пазами, а розпилювач (4) виконаний у вигляді втулки з наскрізними тангенціальними пазами. 3. Форсунка двопаливна за п. 1, яка відрізняється тим, що в сопловій частині кожуха виконані отвори (10) для виходу паливоповітряної суміші і отвори (11) з напрямним буртом для обдування сопла. 3 UA 108721 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Stasiuk Andrii Volodymyrovych, Kalashnyk Mykola Mykolaiovych, Pryladychev Dmytro Yuriiovych

Автори російською

Стасюк Андрей Владимирович, Калашник Николай Николаевич, Приладышев Дмитрий Юрьевич

МПК / Мітки

МПК: F23D 17/00, F23R 3/36, F02C 7/22

Мітки: двопаливна, форсунка

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-108721-forsunka-dvopalivna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Форсунка двопаливна</a>

Подібні патенти