RU2145034C1

RU2145034C1 - Nozzle

Info

Publication number: RU2145034C1
Application number: RU98118056A
Authority: RU
Inventors: Г.Д. Джахаев
Original assignee: Джахаев Гайдар Дамаданович
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2000-01-27

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: nozzle may be used in drying installations and boiler units operating on liquid fuel. External 2 and internal 3 bushes forming nozzle apparatus with fuel-feed circular tapered slit 4 are positioned in body 1 coaxially with space between them. Slots 5 forming external 6 and internal 7 adjacent rows in which slots 5 are directed in opposite to one another at an angle not exceeding 90 deg are made on external 2 and internal 3 bushes of power apparatus. At least part of slots in adjacent rows are located opposite to each other. Internal bush 3 is mounted for axial displacement relative to bush 2. Displacement is provided by threaded connection 8 of bushes 3 and 2. Length of circular tapered slit 4 makes up at least 10 of its gauges. Nozzle enables reduction of detrimental discharge into atmosphere. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельно-топочной технике для подачи жидкого топлива в камеры сгорания котлов, печей и других топливоиспользующих установок. The invention relates to energy and can be used in boiler-furnace technology for supplying liquid fuel to the combustion chambers of boilers, furnaces and other fuel-using plants.

Известна форсунка, содержащая корпус, втулки, коаксиально установленные в нем с образованием кольцевой топливной щели и внутреннего и периферийного каналов для подачи распылителя, с соответствующими выходными соплами в виде кольцевых рядов щелевых прорезей, смещенных в окружном направлении в смежных рядах, причем продольные оси прорезей наружного ряда ориентированы к оси форсунки, а внутреннего ряда - от оси форсунки (см. авт. св. СССР N 876179, кл. F 23 D 11/12, 1977). При работе указанной форсунки распыливаемая жидкость подается под большим давлением (в несколько атмосфер - примерно равном давлению распылителя) в кольцевую топливную щель, что обеспечивает выход кольцевой топливной струи из щели с большой скоростью. Вышедшая за наружный срез форсунки топливная струя разбивается встречными струями распылителя, выходящими из щелевых прорезей сопел, на два независимых потока, имеющих крутку в разных направления вокруг оси форсунки, один из которых направлен к оси форсунки, а другой - от нее. Такое разделение потоков в известной форсунке необходимо для уменьшения эффекта коагуляции капель, вызванного высокой концентрацией капель в потоке, что в свою очередь определено высоким давлением подачи топлива. Known nozzle containing a housing, bushings, coaxially mounted in it with the formation of an annular fuel gap and internal and peripheral channels for supplying a spray, with corresponding output nozzles in the form of ring rows of slotted slots displaced in the circumferential direction in adjacent rows, and the longitudinal axis of the slots of the outer rows are oriented to the axis of the nozzle, and the inner row - from the axis of the nozzle (see ed. St. USSR N 876179, class F 23 D 11/12, 1977). During the operation of this nozzle, the sprayed liquid is supplied under high pressure (at several atmospheres — approximately equal to the spray pressure) into the annular fuel gap, which ensures the exit of the annular fuel jet from the gap at high speed. The fuel jet that extends beyond the outer cut of the nozzle is divided by the opposing nozzle jets emerging from the slotted nozzle slots into two independent streams having twist in different directions around the nozzle axis, one of which is directed to the nozzle axis, and the other from it. This separation of flows in a known nozzle is necessary to reduce the effect of droplet coagulation caused by a high concentration of droplets in the stream, which in turn is determined by the high pressure of the fuel supply.

Недостатком известной форсунки является необходимость обеспечения высокого давления подачи топлива, что приводит к необходимости использования высоконапорных топливных насосов, обладающих большим потреблением энергии на их привод и низким ресурсом, обусловленным высокими удельными нагрузками в их рабочих органах, приводящим к повышенному износу, особенно при подаче вязкого или содержащего абразивные примеси топлива. Кроме того, высокое давление топлива приводит к проскакиванию части топлива через зону разбиения встречными струями распылители в осевом направлении мимо двух основных потоков, что ухудшает полноту сгорания, приводя к снижению экономичности и, как следствие, увеличению вредных выбросов в атмосферу. При использовании же известной форсунки в сушильных установках асфальтобетонных заводов такое проскальзывание части топлива приводит к снижению качества выпускаемой продукции. Необходимость разбиения топливной струи на два потока и закрутка этих потоков в разные стороны не позволяет существенно снизить давление на срезе форсунки по периметру топливной щели, что не обеспечивает поступление чистого воздуха из окружающего пространства к соплам и тем самым ухудшает распыление топлива и приводит к появлению наростообразования на торце форсунки. Это ухудшает экономичность и надежность работы форсунки. Известная форсунка имеет нерегулируемый калибр топливной щели, поэтому получение желаемого (с точки зрения качества распыла) расхода жидкости возможно только за счет регулировки напора топливного насоса, что часто заставляет его работать в режиме, на котором он обладает меньшим КПД, чем на режиме своего оптимума, это дополнительно снижает экономичность. Кроме того, нерегулируемый калибр топливной щели вынуждает в установках различной производительности использовать разные форсунки, что усложняет производство и техническое обслуживание установок с такими форсунками. A disadvantage of the known nozzle is the need to provide a high pressure of fuel supply, which leads to the need to use high-pressure fuel pumps with high energy consumption for their drive and low resource, due to high specific loads in their working bodies, leading to increased wear, especially when applying viscous or containing abrasive impurities of fuel. In addition, the high fuel pressure leads to the slip of part of the fuel through the zone of separation by the opposing jets of the nozzles in the axial direction past the two main flows, which impairs the completeness of combustion, leading to a decrease in efficiency and, consequently, an increase in harmful emissions into the atmosphere. When using the well-known nozzle in the drying plants of asphalt concrete plants, such slippage of a part of the fuel leads to a decrease in the quality of products. The need to split the fuel stream into two streams and swirl these streams in different directions does not significantly reduce the pressure at the nozzle exit along the perimeter of the fuel gap, which does not ensure the supply of clean air from the surrounding space to the nozzles and thereby worsens fuel atomization and leads to buildup on end of nozzle. This affects the efficiency and reliability of the nozzle. The known nozzle has an unregulated fuel gap gauge, therefore, obtaining the desired (from the point of view of spray quality) liquid flow rate is possible only by adjusting the pressure of the fuel pump, which often makes it work in a mode at which it has less efficiency than at its optimum mode, this further reduces profitability. In addition, the unregulated caliber of the fuel gap forces the use of different nozzles in plants of various capacities, which complicates the production and maintenance of installations with such nozzles.

Наиболее близким техническим решением является форсунка, содержащая корпус, втулки, коаксиально установленные в нем с образованием кольцевой топливной щели и внутреннего и периферийного каналов для подачи распылителя, с соответствующими выходными соплами в виде кольцевых рядов щелевых прорезей, смещенных в окружном направлении в смежных рядах, причем продольные оси прорезей наружного ряда ориентированы к оси форсунки, а внутреннего ряда - от оси форсунки, продольные оси прорезей наружного и внутреннего рядов наклонены друг к другу под углом, не превышающим 90^o, а боковые стенки большей площади этих прорезей расположены в плоскостях, пересекающих ось форсунки в одной точке (см. патент РФ N 2052719, кл. F 23 D 11/12, опубл. 1996 г.). При работе указанной форсунки распыливаемая жидкость подается под большим давлением (в несколько атмосфер - примерно равном давлению распылителя) в кольцевую топливную щель, что обеспечивает выход кольцевой топливной струи из щели с большой осевой скоростью. Вышедшая за наружный срез форсунки топливная струя разбивается встречными струями распылителя, выходящими из щелевых прорезей сопел, на два независимых потока, имеющих крутку в одном направлении - вокруг оси форсунки, один из которых направлен к оси форсунки, а другой - от нее. Такое разделение потоков в известной форсунке необходимо для уменьшения эффекта коагуляции капель, вызванного высокой концентрацией капель в потоке, что в свою очередь определено высоким давлением подачи топлива.The closest technical solution is a nozzle containing a housing, bushings, coaxially mounted in it with the formation of an annular fuel gap and internal and peripheral channels for supplying a spray, with the corresponding output nozzles in the form of ring rows of slotted slots, displaced in the circumferential direction in adjacent rows, and the longitudinal axis of the slots of the outer row are oriented to the axis of the nozzle, and the inner row is from the axis of the nozzle, the longitudinal axis of the slots of the outer and inner rows are inclined to each other under angle not exceeding 90 ^o , and the side walls of a larger area of these slots are located in planes intersecting the axis of the nozzle at one point (see RF patent N 2052719, CL F 23 D 11/12, publ. 1996). During the operation of this nozzle, the sprayed liquid is supplied under high pressure (at several atmospheres — approximately equal to the spray pressure) into the annular fuel gap, which ensures that the annular fuel stream exits the gap with a high axial speed. The fuel jet that extends beyond the outer cut of the nozzle is split by the opposing nozzle jets emerging from the slotted nozzle slots into two independent flows that are twisted in one direction around the axis of the nozzle, one of which is directed to the axis of the nozzle and the other from it. Such a separation of flows in a known nozzle is necessary to reduce the effect of coagulation of droplets caused by a high concentration of droplets in the stream, which in turn is determined by the high pressure of the fuel supply.

Недостатком известной форсунки является необходимость обеспечения высокого давления подачи топлива, что приводит к необходимости использования высоконапорных топливных насосов, обладающих большим потреблением энергии на их привод и низким ресурсом. Кроме того, высокое давление приводит к проскакиванию части топлива через зону разбиения встречными струями распылителя в осевом направлении мимо двух основных потоков, что снижает экономичность и увеличивает вредные выбросы в атмосферу. Закрутка потоков в одну сторону создает условия для образования у торцевой поверхности форсунки центрального вихревого потока, связанного со свободным пространством, что предотвращает наростообразование на крышке и наружных поверхностях форсунки, однако интенсивность движения этого вихревого потока невелика, т.к. необходимость разбиения распылителя на два независимых потока не может обеспечить существенного уменьшения давления по периметру топливной щели, в результате ухудшается распыление топлива и снижается экономичность работы форсунки. При использовании известной форсунки в сушильных установках асфальтобетонных заводов снижается качество выпускаемой продукции. Известная форсунка имеет нерегулируемый калибр топливной щели, что вынуждает использовать форсунки с разным калибром топливной щели и тем самым усложняет производство и техническое обслуживание установок с такими форсунками. Кроме того, регулировка расхода жидкости только за счет изменения напора топливного насоса дополнительно снижает экономичность. В известной форсунке скорость жидкости у стенок щели вследствие вязкостного трения может быть и относительно небольшой, однако высокая скорость на оси способствует турбулентному перемешиванию топлива, при котором абразивные частицы попадают на стенки и приводят к абразивному износу, что снижает срок службы форсунки. A disadvantage of the known nozzle is the need to provide a high pressure of fuel supply, which leads to the need to use high-pressure fuel pumps with high energy consumption for their drive and low resource. In addition, high pressure leads to the slip of part of the fuel through the zone of separation by oncoming jets of the atomizer in the axial direction past the two main flows, which reduces efficiency and increases harmful emissions into the atmosphere. The swirling of flows in one direction creates the conditions for the formation of a central vortex flow at the end surface of the nozzle, which is associated with free space, which prevents build-up on the cap and the outer surfaces of the nozzle, however, the intensity of this vortex flow is small, because the need to split the sprayer into two independent streams cannot provide a significant reduction in pressure along the perimeter of the fuel gap; as a result, fuel atomization is worsened and the efficiency of the nozzle is reduced. When using the known nozzle in the drying plants of asphalt plants, the quality of the products is reduced. The known nozzle has an unregulated caliber of the fuel gap, which forces the use of nozzles with different caliber of the fuel gap and thereby complicates the production and maintenance of installations with such nozzles. In addition, adjusting the flow rate only by changing the pressure of the fuel pump further reduces efficiency. In the known nozzle, the fluid velocity near the walls of the slot due to viscous friction can be relatively small, however, the high speed on the axis contributes to turbulent mixing of the fuel, in which abrasive particles fall on the walls and lead to abrasive wear, which reduces the life of the nozzle.

Цель изобретения - повышение экономичности работы и уменьшение вредных выбросов в атмосферу. The purpose of the invention is to increase the efficiency of work and reduce harmful emissions into the atmosphere.

Поставленная цель достигается тем, что в форсунке, содержащей корпус и втулки, коаксиально установленные в нем с образованием кольцевой топливной щели и внутреннего и периферийного каналов для подачи распылителя с соответствующими выходными соплами в виде кольцевых рядов щелевых прорезей, причем продольные оси прорезей наружного ряда ориентированы к оси форсунки, а внутреннего ряда - от оси форсунки, продольные оси прорезей наружного и внутреннего рядов наклонены друг к другу под углом, не превышающим 90^o, а боковые стенки большей площади этих прорезей расположены в плоскостях, пересекающих ось форсунки в одной точке, при этом, по крайней мере, часть щелевых прорезей в смежных рядах расположены напротив друг друга, кольцевая топливная щель выполнена конусной, по меньшей мере, одна из втулок установлена с возможностью осевого перемещения относительно другой втулки, а длина щели составляет не менее 15 ее калибров.This goal is achieved by the fact that in the nozzle containing the housing and bushings, coaxially mounted in it with the formation of an annular fuel gap and internal and peripheral channels for supplying the atomizer with the corresponding output nozzles in the form of ring rows of slotted slots, and the longitudinal axis of the slots of the outer row are oriented towards nozzle axis and the inner row - from the nozzle axis, the longitudinal axis of the slits of the outer and inner rows are inclined to each other at an angle not exceeding 90 ^o, and the sidewalls greater Ploscha and these slots are located in planes intersecting the axis of the nozzle at one point, while at least part of the slotted slots in adjacent rows are opposite each other, the annular fuel gap is made conical, at least one of the bushings is axially movable relative to another sleeve, and the length of the slit is at least 15 of its calibers.

От прототипа заявленное техническое решение отличается тем, что по крайней мере часть щелевых прорезей в смежных рядах расположены напротив друг друга, кольцевая топливная щель выполнена конусной, по меньшей мере одна из втулок установлена с возможностью осевого перемещения относительно другой втулки, а длина щели составляет не менее 15 ее калибров. Каждый из этих признаков является существенным и в совокупности решает поставленную задачу, а именно выполнение по крайней мере части щелевых прорезей в смежных рядах напротив друг друга, позволяет объединить потоки распылителя в один закрученный поток на срезе форсунки, что создает значительное снижение статического давления по периметру топливной щели. Снижение настолько велико, что его оказывается достаточно для обеспечения "высасывания" из щели необходимого количества топлива. Это позволяет резко снизить создаваемое топливным насосом давление в щели, т.к. его напор в этом случае расходуется только на транспортировку топлива к щели, а дальнейшее распыление обеспечивается в основном за счет эжектирующего воздействия объединенного потока распылителя. При этом из-за низкого напора топливо не может приобрести на выходе из щели большой скорости, что заставляет его прямо от сопла двигаться в направлении движения объединенного потока. Это исключает возможность проскока части топлива через зону взаимодействия струй распылителя. Кроме того, низкий напор не вызывает высокой концентрации капель в потоке, что уменьшает эффект коагуляции капель. Все это обеспечивает полное сгорание топлива, приводящее к повышению экономичности работы форсунки и уменьшению вредных выбросов в атмосферу. The claimed technical solution differs from the prototype in that at least a part of the slotted slots in adjacent rows are opposite each other, the annular fuel gap is conical, at least one of the bushings is mounted with the possibility of axial movement relative to the other sleeve, and the length of the gap is not less than 15 of her calibers. Each of these signs is essential and together solves the task, namely, performing at least part of the slotted slots in adjacent rows opposite each other, allows you to combine the flow of the sprayer into one swirling flow at the nozzle exit, which creates a significant reduction in static pressure around the fuel cracks. The decrease is so great that it is enough to ensure that the required amount of fuel is "sucked out" of the gap. This allows you to sharply reduce the pressure created by the fuel pump in the gap, because its pressure in this case is spent only on transporting fuel to the slit, and further spraying is provided mainly due to the ejection effect of the combined spray stream. At the same time, due to the low pressure, the fuel cannot acquire high speed at the exit from the slit, which makes it move directly from the nozzle in the direction of movement of the combined flow. This eliminates the possibility of a leak of part of the fuel through the interaction zone of the spray jets. In addition, low pressure does not cause a high concentration of droplets in the stream, which reduces the effect of coagulation of the droplets. All this ensures complete combustion of the fuel, leading to increased efficiency of the nozzle and reduction of harmful emissions into the atmosphere.

Следует отметить, что в прототипе также наблюдается эжектирующее воздействие закрученных вокруг оси форсунки рядов струй распылителя на топливную струю, однако величина этого воздействия не может быть достаточной для обеспечения подачи топлива, в основном, за счет этого эффекта. Это объясняется тем, что для получения двух независимых потоков, имеющих крутку в одном направлении вокруг оси форсунки, один из которых направлен к оси форсунки, а другой - от нее (см. фиг. 5 описания изобретения к патенту РФ N 2052719), необходимо, с одной стороны, смещение в окружном направлении выходных сопел в смежных рядах, с другой стороны - расстояние между выходными соплами в каждом ряду должно быть значительным, т.к. только соблюдение этих двух условий позволит струям распылителя после пересечения с топливной струей разойтись на разнонаправленные потоки. Однако разнонаправленность потоков приводит к тому, что они подтормаживают друг друга (торможение приводит к росту статического давления, т.е. к снижению эффекта эжекции), а большое расстояние между соседними струями в каждом ряду не позволяет обеспечить воздействие на топливную струю одновременно с двух смежных сторон (т.е. воздействие осуществляется по периметру топливной струи в шахматном порядке, то с одной стороны, например, от оси форсунки, то с другой - к оси и т.д.), что также уменьшает эффект эжекции. В предлагаемом техническом решении создается один объединенный поток, который благодаря выполнению щелевых прорезей в смежных рядах напротив друг друга обеспечивает одновременное воздействие от оси форсунки и к оси на топливную струю, по всему ее периметру, потоком распылителя, что обеспечивает максимальный эффект эжекции. Развитию этого эффекта способствует и то, что сами щелевые прорези в каждом ряду из-за отсутствия необходимости обеспечения, как в прототипе, двух поточности, могут выполняться как можно ближе друг к другу, т.е. их число в наружном и внутреннем рядах может быть ограничено только технологическими возможностями изготовления. Поэтому заявленный признак является существенным для достижения поставленной цели и отличным от прототипа. Из-за различия диаметров в наружном ряду всегда можно разместить больше щелей, чем во внутреннем, поэтому не все щели могут быть расположены друг напротив друга, но чем больше таких сочетаний, тем больше эффект эжекции. Кроме того, более значительное, по сравнению с прототипом, снижение статического давления по периметру топливной щели интенсифицирует движение центрального вихревого потока, связанного со свободным пространством, что улучшает смещение факела распыления с окружающей средой, обеспечивает высокое качество распыления и более надежно предотвращает наростообразование на наружных поверхностях и крышке форсунки. It should be noted that in the prototype there is also an ejection effect of the rows of spray jets swirling around the nozzle axis on the fuel jet, however, the magnitude of this effect may not be sufficient to ensure fuel supply, mainly due to this effect. This is because in order to obtain two independent streams having twist in one direction around the axis of the nozzle, one of which is directed to the axis of the nozzle, and the other from it (see Fig. 5 of the description of the invention to RF patent N 2052719), it is necessary on the one hand, the offset in the circumferential direction of the output nozzles in adjacent rows, on the other hand, the distance between the output nozzles in each row should be significant, because only the observance of these two conditions will allow the sprayer jets to cross in different directions after crossing the fuel jet. However, the multidirectionality of the flows leads to the fact that they slow down each other (braking leads to an increase in static pressure, i.e., to a decrease in the ejection effect), and the large distance between adjacent jets in each row does not allow for simultaneously affecting the fuel jet from two adjacent sides (i.e., the action is carried out along the perimeter of the fuel jet in a checkerboard pattern, then on the one hand, for example, from the nozzle axis, then on the other hand to the axis, etc.), which also reduces the ejection effect. In the proposed technical solution, one combined flow is created, which, due to the implementation of slotted slots in adjacent rows opposite each other, provides simultaneous action from the nozzle axis and to the axis on the fuel stream, along its entire perimeter, by the atomizer flow, which ensures the maximum ejection effect. The development of this effect is also facilitated by the fact that the slotted slots in each row due to the lack of the need to ensure, as in the prototype, two threading can be performed as close to each other as possible. their number in the outer and inner rows can be limited only by the technological capabilities of manufacturing. Therefore, the claimed feature is essential to achieve the goal and different from the prototype. Due to the difference in diameters, more gaps can always be placed in the outer row than in the inner row; therefore, not all gaps can be located opposite each other, but the more such combinations, the greater the ejection effect. In addition, a more significant, compared with the prototype, the decrease in static pressure around the perimeter of the fuel gap intensifies the movement of the central vortex flow associated with the free space, which improves the displacement of the spray torch with the environment, provides high quality spraying and more reliably prevents build-up on external surfaces and nozzle cap.

Выполнение кольцевой топливной щели конусной и установка, по меньшей мере, одной из втулок с возможностью осевого перемещения относительно другой втулки позволяет производить регулировку калибра топливной щели, поскольку перемещение соосных конусных поверхностей в осевом направлении приводит к изменению (уменьшению или увеличению, в зависимости от направления движения к или от друг друга) зазора между ними. Такая регулировка обеспечивает, с одной стороны, получение желаемого расхода топлива без изменения напора топливного насоса, что позволяет ему работать в режиме наибольшего КПД, это дополнительно увеличивает экономичность, с другой стороны - при низком давлении топлива в щели и достижимом снижении давления за срезом форсунки регулировка калибра позволяет получить такое гидравлическое сопротивление щели, при котором располагаемого гидравлического перепада давлений между щелевым каналом и давлением на выходе из форсунки достаточно для качественного распыла, что позволяет обеспечить высокую экономичность работы самой форсунки. The implementation of the annular fuel gap of the cone and the installation of at least one of the bushings with the possibility of axial movement relative to the other sleeve allows you to adjust the caliber of the fuel gap, since moving the coaxial conical surfaces in the axial direction leads to a change (decrease or increase, depending on the direction of movement to or from each other) the gap between them. Such adjustment ensures, on the one hand, obtaining the desired fuel consumption without changing the pressure of the fuel pump, which allows it to operate in the highest efficiency mode, this additionally increases economy, on the other hand, with low fuel pressure in the gap and an achievable pressure drop beyond the nozzle exit, adjustment caliber allows you to obtain such a hydraulic resistance of the gap at which the available hydraulic pressure drop between the slot channel and the pressure at the outlet of the nozzle is sufficient for quality spray pattern, which ensures high efficiency nozzle itself works.

Отличительный признак - конусная топливная щель известен, например, по описанию изобретения к патенту РФ N 2054602 (кл. F 23 D 11/12, опубл. 1996 г. ), где меньшее основание конуса расположено на выходном срезе форсунки, или по описанию изобретения к патенту РФ N 2052719, где на выходном срезе форсунки расположено большее основание конусной топливной щели, однако в известных технических решениях, как и в других, обладающих этим признаком, конусное выполнение топливной щели предназначено только для обеспечения заданного угла выхода топливной струи из форсунки. В заявленном техническом решении, помимо задания угла выхода топливной струи из форсунки, конусность топливной струи необходима для того, чтобы обеспечить изменение калибра топливной щели при осевом перемещении одной из втулок, что позволяет получить описанный выше положительный эффект. A distinctive feature is a conical fuel gap known, for example, according to the description of the invention to RF patent N 2054602 (class F 23 D 11/12, publ. 1996), where the smaller base of the cone is located on the outlet section of the nozzle, or according to the description of the invention RF patent N 2052719, where the larger base of the conical fuel gap is located on the outlet end of the nozzle, however, in the known technical solutions, as in others with this feature, the conical embodiment of the fuel gap is intended only to provide a predetermined angle of exit of the fuel jet from the nozzles and. In the claimed technical solution, in addition to setting the angle of exit of the fuel stream from the nozzle, the taper of the fuel stream is necessary in order to provide a change in the caliber of the fuel gap during axial movement of one of the bushings, which allows one to obtain the positive effect described above.

Отличительный признак - установка с возможностью осевого перемещения втулки известен по описанию изобретения к патенту РФ N 2054602, где втулка выполнена в виде осевого сопла, однако в известном техническом решении осевое перемещение сопла необходимо для регулирования положения срезов выходных сопл по отношению друг к другу, что позволяет снизить выход окислов азота в таких двухконтурных двухсопловых форсунках, при этом регулирование проходного сечения топливных отверстий не обеспечивается. В заявленном техническом решении осевое перемещение, по меньшей мере, одной из втулок в осевом направлении в сочетании с конусным выполнением топливной щели позволяет регулировать калибр топливной щели и за счет этого получить при низкой напорности топливной магистрали качественное распыление, приводящее к повышению экономичности работы форсунки. A distinctive feature is the installation with the possibility of axial movement of the sleeve is known according to the description of the invention to the patent of the Russian Federation N 2054602, where the sleeve is made in the form of an axial nozzle, however, in the known technical solution, the axial movement of the nozzle is necessary to control the position of the sections of the output nozzles with respect to each other, which allows to reduce the yield of nitrogen oxides in such dual-circuit double-nozzle nozzles, while the regulation of the flow area of the fuel holes is not provided. In the claimed technical solution, the axial movement of at least one of the bushings in the axial direction in combination with the conical design of the fuel gap allows you to adjust the caliber of the fuel gap and thereby obtain high-quality atomization at low pressure of the fuel line, leading to increased efficiency of the nozzle.

Отличительный признак - выполнение кольцевой топливной щели конусной и установка с возможностью осевого перемещения втулки известен по описанию изобретения к заявке Германии N 301337 (кл. F 23 D 11/12, опубл. 03.12.1992 г.). В известном техническом решении втулка является корпусом сопла, предназначенного для самостоятельного воспламенения топлива в результате его предварительного подогрева водяным паром, поэтому регулирование (увеличение) калибра топливного канала за счет перемещения втулки необходимо в момент розжига парового котла (переходный от холодного состояния котла к рабочему, стационарному) для лучшего прогрева топлива и доведения его до состояния самовоспламенения. После самовоспламенения топлива втулка возвращается в исходное состояние, при котором калибр топливного канала остается постоянным в процессе работы котла на стационарном режиме и его размер определяется размером завихряющих каналов, расположенных в конусной топливной щели и служащих для организации качественного процесса смешения топлива с распылителем. Таким образом, в известном техническом решении выполнение кольцевой топливной щели конусной и установка с возможностью осевого перемещения втулки не может (из-за наличия в топливной щели завихряющих каналов, обеспечивающих качество процесса смешения при работе форсунки на стационарном режиме) регулировать калибр топливной щели, предназначенной для работы на стационарном режиме, и, таким образом, влиять на качество распыления, а следовательно, и на экономичность работы форсунки. В заявленном техническом решении перемещение, по меньшей мере, одной из втулок в осевом направлении в сочетании с конусным выполнением топливной щели позволяет регулировать калибр топливной щели, предназначенный для работы на стационарном режиме, и за счет этого получить при низкой напорности топливной магистрали качественное распыление, приводящее к повышению экономичности работы форсунки. A distinctive feature is the implementation of the annular fuel gap of the cone and installation with the possibility of axial movement of the sleeve is known according to the description of the invention to the application of Germany N 301337 (CL F 23 D 11/12, publ. 03.12.1992). In a known technical solution, the sleeve is a nozzle body designed for self-ignition of the fuel as a result of its preliminary heating with water vapor, therefore, regulation (increase) of the caliber of the fuel channel due to the movement of the sleeve is necessary at the time of ignition of the steam boiler (transitional from the cold state of the boiler to working, stationary ) for better heating of the fuel and bringing it to a state of self-ignition. After self-ignition of the fuel, the sleeve returns to its original state, in which the caliber of the fuel channel remains constant during the operation of the boiler in a stationary mode and its size is determined by the size of the swirling channels located in the conical fuel gap and serving to organize a high-quality process of mixing the fuel with the atomizer. Thus, in the well-known technical solution, the implementation of the conical annular fuel gap and installation with the possibility of axial movement of the sleeve cannot (due to the presence of swirling channels in the fuel gap, ensuring the quality of the mixing process when the nozzle is stationary), regulate the caliber of the fuel gap, designed for work in stationary mode, and, thus, affect the quality of the spray, and therefore the efficiency of the nozzle. In the claimed technical solution, moving at least one of the bushings in the axial direction in combination with the conical design of the fuel gap allows you to adjust the caliber of the fuel gap, designed for stationary operation, and due to this to obtain high-quality spraying at low pressure of the fuel line, resulting in to increase the efficiency of the nozzle.

Небольшой напор в топливной щели приводит к тому, что, в случае небольшой ее протяженности, возможно неравномерное (с разрывами) заполнение проходного сечения щели топливом (в результате ухудшается распыление и снижается экономичность). Это явление полностью устраняется, если длина кольцевой топливной щели составляет не менее 15 ее калибров, что позволяет даже при небольшом давлении топлива равномерно заполнить проходное сечение топливной щели и обеспечить это качество и при изменении калибра щели. A small pressure in the fuel gap leads to the fact that, in the case of its small length, it is possible to unevenly (with discontinuities) fill the bore of the gap with fuel (as a result, atomization worsens and economy decreases). This phenomenon is completely eliminated if the length of the annular fuel gap is at least 15 of its calibers, which allows even at low fuel pressure to evenly fill the passage section of the fuel gap and ensure this quality even when the gap size changes.

Таким образом, только выполнение, по крайней мере, части щелевых прорезей в смежных ряда напротив друг друга позволяет обеспечить максимальный эффект эжекции, позволяющий снизить давление в кольцевой топливной щели и за счет этого повысить экономичность и надежность работы форсунки, однако пониженное давление в топливной щели требует тщательного согласования гидравлического сопротивления щели с располагаемым гидравлическим перепадом и устранения возможности неравномерной раздачи топлива по периметру выходного среза топливной щели (для предотвращения снижения качества распыла, а следовательно, уменьшения экономичности работы форсунки), что обеспечивается выполнением кольцевой топливной щели конусной и установкой, по меньшей мере, одной из втулок с возможностью осевого перемещения относительно другой втулки, а также выполнением длины щели не менее 10 ее калибров. Поэтому только все вместе перечисленные отличительные признаки обеспечивают достижение поставленной цели и являются существенными для предлагаемой конструкции форсунки. Thus, only performing at least part of the slotted slots in adjacent rows opposite each other can provide the maximum ejection effect, which allows to reduce the pressure in the annular fuel gap and thereby increase the efficiency and reliability of the nozzle, however, a reduced pressure in the fuel gap requires careful coordination of the hydraulic resistance of the gap with the available hydraulic differential and eliminating the possibility of uneven distribution of fuel around the perimeter of the exit slit of the fuel gap (to prevent a decrease in the quality of the spray, and therefore, reduce the efficiency of the nozzle), which is ensured by making the annular fuel gap conical and installing at least one of the bushings with the possibility of axial movement relative to the other sleeve, and also by performing a slot length of at least 10 calibres. Therefore, only all of the above distinguishing features ensure the achievement of the goal and are essential for the proposed nozzle design.

Предлагаемое устройство обладает новизной и отвечает критерию изобретательского уровня, т.к. обладает новыми свойствами. The proposed device has novelty and meets the criteria of an inventive step, because possesses new properties.

На фиг. 1 показан общий вид форсунки, продольный разрез; на фиг. 2 - вид на форсунку сверху; на фиг. 3 - схема факела распыления, вид сбоку. In FIG. 1 shows a General view of the nozzle, a longitudinal section; in FIG. 2 - view of the nozzle from above; in FIG. 3 is a side view of a spray pattern.

Форсунка содержит корпус 1, в котором коаксиально с зазором между собой установлены наружная 2 и внутренняя 3 втулки, образующие сопловой аппарат с кольцевой конусной щелью 4 для подачи топлива. На наружной 2 и внутренней 3 втулках соплового аппарата выполнены прорези 5, образующие наружный 6 и внутренний 7 смежные ряды, в которых прорези 5 направлены навстречу друг другу под углом, не превышающим 90^o, и, по крайней мере, часть щелевых прорезей в смежных рядах расположены напротив друг друга. Внутренняя втулка 3 установлена с возможностью осевого перемещения относительно втулки 2. Перемещение обеспечивается, например, резьбовым соединением 8. Кольцевая конусная щель 4 имеет длину L, составляющую не менее 10 ее калибров h (фиг. 1). Боковые стенки большей площади прорезей 5 расположены в плоскостях, пересекающих ось форсунки в одной точке так, что в свободном пространстве ряды струй, вытекающих из отверстий 6 и 7, образуют закрученный в одну сторону объединенный поток распыляемого топлива 9. В осевой зоне течения образуется закрученный в ту же сторону центральный вихревой поток 10. В задней части форсунки выполнены отверстия 11 и 12 для подвода распылителя во внутренний и периферийный каналы соответственно и отверстие 13 - для топлива (например, мазута) в промежуточный канал. Центральная часть форсунки закрыта крышкой 14, на которой закреплена гайка 15.The nozzle comprises a housing 1, in which an outer 2 and an inner 3 bushings are installed coaxially with a gap between them, forming a nozzle apparatus with an annular conical slit 4 for supplying fuel. On the outer 2 and inner 3 bushings of the nozzle apparatus, slots 5 are made, forming the outer 6 and inner 7 adjacent rows, in which the slots 5 are directed towards each other at an angle not exceeding 90 ^o , and at least part of the slotted slots in adjacent rows are located opposite each other. The inner sleeve 3 is mounted axially movable relative to the sleeve 2. The movement is provided, for example, by a threaded connection 8. The annular conical slit 4 has a length L of at least 10 of its calibres h (Fig. 1). The side walls of the larger area of the slots 5 are located in planes intersecting the nozzle axis at one point so that in free space the rows of jets flowing from the openings 6 and 7 form a combined flow of atomized fuel 9 swirled in one direction. Curved in the axial flow zone on the same side, there is a central vortex flow 10. In the rear part of the nozzle, holes 11 and 12 are made for supplying the spray gun to the inner and peripheral channels, respectively, and a hole 13 for fuel (for example, fuel oil) into the intermediate channel l The central part of the nozzle is closed by a cover 14, on which the nut 15 is fixed.

Форсунка работает следующим образом. The nozzle works as follows.

В отверстия 11 и 12 подают под давлением воздух или пар, который поступает через периферийный и внутренний каналы соответственно в прорези 5 наружной 2 и внутренней 3 втулок и вытекает через ряды выпускных отверстий 6 и 7, топливо подают через отверстие 13 в промежуточный канал, через который оно попадает в кольцевую конусную щель 4. Струи пара, вытекающие из выпускных отверстий 6 и 7, направлены навстречу друг другу под углом, не превышающим 90^o, они создают один объединенный поток 9, который благодаря выполнению щелевых прорезей 5 в смежных рядах напротив друг друга обеспечивает одновременное воздействие от оси форсунки и к оси на топливную струю, по всему ее периметру, потоком распылителя, что обеспечивает эффект эжекции топлива из кольцевой конусной щели 4 за счет значительного снижения статического давления по периметру топливной щели. Усилить этот эффект можно, выполняя щелевые прорези 5 в каждом ряду как можно ближе друг к другу, т.е. их число в наружном 6 и внутреннем 7 рядах должно быть максимальным, ограниченным только технологическими возможностями изготовления. За счет достигнутого таким способом снижения статического давления на выходе из форсунки появляется возможность снизить давление мазута, подаваемого топливным насосом в отверстие 13 и щель 4, что уменьшает скорость выхода топлив из щели 4 и тем самым заставляет его прямо от сопла двигаться в направлении движения объединенного потока 9 и исключает возможность проскока частиц топлива через зону взаимодействия струй распылителя. Кроме того, низкий напор не вызывает высокую концентрацию капель в потоке 9, что уменьшает эффект коагуляции капель. Все это обеспечивает полное сгорание топлива, приводящее к повышению экономичности работы форсунки и уменьшению вредных выбросов в атмосферу. Помимо этого, значительное снижение статического давления по периметру топливной щели интенсифицирует движение центрального вихревого потока 10, связанного со свободным пространством (фиг. 3), что улучшает смешение факела распыления с окружающей средой, обеспечивает высокое качество распыления и предотвращает наростообразование на крышке 14 форсунки и других ее наружных поверхностях. Мелкодисперсное распыление обеспечивается за счет воздействия на топливную струю центробежных сил закрученного потока 9 распылителя.Air or steam is supplied into the openings 11 and 12 under pressure, which enters through the peripheral and internal channels, respectively, in the slots 5 of the outer 2 and inner 3 bushes and flows through the rows of exhaust openings 6 and 7, the fuel is fed through the opening 13 into the intermediate channel through which it falls into the annular tapered slot 4. The jets of steam emanating from the outlets 6 and 7, directed towards each other at an angle not exceeding 90 ^o, they produce a combined stream 9 which by performing slit openings 5 in adjacent rows n against each other provides simultaneous exposure of the injector axis and to the axis on the fuel jet around its perimeter, the flow nebulizer that provides an effect of ejecting fuel from the annular cone-shaped slit 4 due to the significant reduction in the static pressure around the perimeter of the fuel slot. This effect can be enhanced by performing slotted slots 5 in each row as close to each other as possible, i.e. their number in the outer 6 and inner 7 rows should be maximum, limited only by the technological capabilities of manufacturing. Due to the reduction of the static pressure achieved in this way at the nozzle exit, it becomes possible to reduce the pressure of the fuel oil supplied by the fuel pump to the opening 13 and slot 4, which reduces the rate of fuel exit from slot 4 and thereby makes it move directly from the nozzle in the direction of the combined flow 9 and eliminates the possibility of the passage of fuel particles through the interaction zone of the spray jets. In addition, the low pressure does not cause a high concentration of droplets in stream 9, which reduces the effect of coagulation of the droplets. All this ensures complete combustion of the fuel, leading to increased efficiency of the nozzle and reduction of harmful emissions into the atmosphere. In addition, a significant reduction in static pressure along the perimeter of the fuel gap intensifies the movement of the central vortex flow 10 associated with the free space (Fig. 3), which improves the mixing of the spray jet with the environment, ensures high spray quality and prevents build-up on the nozzle cover 14 and other its outer surfaces. Fine spraying is provided due to the impact on the fuel stream of the centrifugal forces of the swirling flow 9 of the atomizer.

Используя гайку 15, можно через крышку 14 обеспечить, в процессе наладки форсунки, осевое перемещение втулки 3 за счет резьбового соединения 8 относительно втулки 2, что в сочетании с конусным выполнением щели 4 позволяет регулировать калибр топливной щели 4 и за счет этого получить при низком напоре в топливной магистрали качественное распыление, приводящее к повышению экономичности работы форсунки. Регулируемый калибр топливной щели позволяет в установках различной производительности использовать один типоразмер форсунки, что упрощает производство и техническое обслуживание установок с такими форсунками. Using the nut 15, it is possible through the cover 14 to ensure, during the adjustment of the nozzle, the axial movement of the sleeve 3 due to the threaded connection 8 relative to the sleeve 2, which in combination with the conical design of the slot 4 allows you to adjust the caliber of the fuel gap 4 and thereby obtain at low pressure high-quality atomization in the fuel line, leading to increased efficiency of the nozzle. The adjustable caliber of the fuel gap allows one type of nozzle to be used in plants of various capacities, which simplifies the production and maintenance of installations with such nozzles.

Выполнение длины L кольцевой топливной щели 4 не менее 10 ее калибров h позволяет даже при небольшом давлении топлива равномерно заполнить проходное сечение топливной щели 4 и после регулирования калибра щели 4, что сохраняет высокое качество распыла, а следовательно, высокую экономичность работы форсунки. The execution of the length L of the annular fuel gap 4 of at least 10 of its calibres h allows evenly filling the passage section of the fuel gap 4 evenly with a small fuel pressure and after adjusting the caliber of the gap 4, which maintains a high atomization quality and, therefore, high efficiency of the nozzle operation.

Изменяя расход воздуха (пара) через наружные 6 или внутренние 7 ряды отверстий, можно регулировать угол раскрытия, в диапазоне 30-170 градусов, и длину факела. By changing the air flow (steam) through the outer 6 or inner 7 rows of holes, you can adjust the opening angle, in the range of 30-170 degrees, and the length of the torch.

Испытания форсунки в промышленных условиях показали, что при давлении распыливающего агента 0,2-0,75 МПа давление подачи топлива должно быть в 5-7,5 раз меньше, при этом обеспечивается максимальная производительность и качественное распыление, приводящее к снижению расхода топлива на 30%, наиболее полное сгорание и, как следствие, резкое снижение вредных выбросов в атмосферу. Использование низконапорных топливных насосов, обладающих малым потреблением энергии на их привод и высоким ресурсом, позволяет дополнительно увеличить экономичность и надежность работы установок с предложенной форсункой. Tests of the nozzle under industrial conditions showed that at a spray agent pressure of 0.2-0.75 MPa, the fuel supply pressure should be 5-7.5 times less, while ensuring maximum performance and high-quality atomization, leading to a reduction in fuel consumption by 30 %, the most complete combustion and, as a result, a sharp decrease in harmful emissions into the atmosphere. The use of low-pressure fuel pumps with low energy consumption for their drive and a high resource, can further increase the efficiency and reliability of installations with the proposed nozzle.

Низкая скорость движения топливной струи в канале 4 обеспечивает практически ламинарный режим движения топлива, при котором отсутствует существенное перемешивание потока, сопровождающееся отбросом абразивных частиц к стенкам кольцевой щели, что полностью исключает абразивный износ и повышает срок службы форсунки. The low speed of the fuel jet in channel 4 provides an almost laminar mode of fuel movement, in which there is no significant mixing of the flow, accompanied by the rejection of abrasive particles to the walls of the annular gap, which completely eliminates abrasive wear and increases the life of the nozzle.

Использование заявленной форсунки в сушильных установках асфальтобетонных заводов вследствие устранения проскальзывания части топлива из зоны формирования факела приводит к повышению качества выпускаемой продукции. The use of the inventive nozzle in the drying plants of asphalt concrete plants due to the elimination of slipping of part of the fuel from the flare formation zone leads to an improvement in the quality of products.

Claims

An injector comprising a housing and bushings coaxially mounted in it with the formation of an annular fuel gap and internal and peripheral channels for supplying the atomizer with corresponding output nozzles in the form of annular rows of slotted slots, with the longitudinal axis of the slots of the outer row oriented to the axis of the nozzle and the inner row of from the nozzle axis, the longitudinal axis of the slits of the outer and inner rows are inclined to each other at an angle not exceeding 90 ^o, and the larger area side walls of these slots lie in a plane intersecting the axis of the nozzle at one point, characterized in that at least a portion of the slotted slots in adjacent rows are opposite each other, the annular fuel gap is made conical, at least one of the bushings is axially movable relative to the other sleeve, and the length of the slit is at least 10 of her calibers.