Электростатическая топливная форсунка

  Полезная модель относится к устройствам приготовления топливной смеси в любых тепловых установках, содержащих топливные форсунки, например, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), в котельных установках.

  Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство приготовления топливной смеси, содержащее топливную форсунку-прототип (Большой энциклопедический словарь, М, 1991 г, т.2,с.568).

  При всех достоинствах прототипа, следует отметить то, что современные устройства приготовления топливной смеси, использующих топливные форсунки, пока несовершенны и не обеспечивают достаточной гомогенизации топливной смеси, особенно при дефиците окислителя, например, инжекторные топливные форсунки в тепловых двигателях, что приводит к перерасходу топлива и требует для получения достаточной степени очистки выхлопных газов таких тепловых машин дополнительного применения дорогих и ненадежных сотовых каталитических нейтрализаторов их токсичности.

  Целью изобретения является повышение качества распыливания и активизации топлива путем конструктивного усовершенствования топливных форсунок.

  Технический результат, данной полезной модели состоит в усовершенствовании топливной форсунки посредством снабжения ее устройством электростатического распыливания топлива, обеспечивающими  улучшения степени распыления ими топлива и его электризацию, как следствие, улучшение общей топливной экономичности тепловых установок и экологической чистоты их отходящих газов.

  Указанный технический результат достигается тем, что известная топливная форсунка, в виде полого цилиндра с распыливающим соплом, дополнительно  снабжена  электростатическим распылителем топлива, содержащим  дополнительный электрод, соприкасающемуся со струей топлива за соплом форсунки , и маломощный источник высокого электрического напряжения, с электрическим соединением его выходного напряжения одним электрическим потенциалом на корпус топливной  форсунки,  и  вторым электрическим потенциалом присоединенный к этому дополнительному электроду, размещенному за  соплом топливной форсунки, на расстоянии от него, достаточном для предотвращения электрического пробоя  с этого электрода на корпус топливной форсунки, причем этот дополнительный электрод может быть выполнен из металлического кольца, размещенного на торце полой диэлектрической трубки, надетой плотно на топливную форсунку снаружи, с внутренним диаметром металлического кольца,  равным  внутреннему диаметру сопла топливной форсунки, причем упомянутый дополнительный электрод электростатического распылителя топлива топливной форсунки, может быть конструктивно выполнен в  виде вихревой форсунки с несколькими тангенциальными патрубками для  подачи в него и вихревого смешивания нескольких компонентов топливной смеси - электростатически распыленного топлива , воздуха, воды  и части отходящих  газов виде вторичных продуктов горения приготовленной топливной смеси.

Описание полезной модели  

Рис.1 Чертеж - эл статическй форсунки –является собственностью автора

 На рис. 1 показано устройство электростатической топливной форсунки на примере ее применения в инжекторной форсунке в  двигателе внутреннего сгорания .

  Устройство приготовления топливной смеси состоит из топливного бака (не показан), топливного насоса 1 высокого давления, присоединенного через топливопровод 2 к топливной форсунке 3 (инжектору двигателя). Она показана упрощенно и состоит из корпуса 4, имеющего топливный канал 5 и сопло 6. На форсунке 3 размещена кольцевая электроизолирующая вставка 7, а на ней укреплен кольцевой электропроводящий электрод 8, с внутренним диаметром отверстия, превышающим диаметр сопла 6. В состав устройства введен вихревой смеситель 9, имеющий тангенциальный ввод в смеситель, например, в виде одного или нескольких отверстий в корпусе (показано только одно отверстие), для интенсивного вихревого смешивания компонентов топливовоздушной смеси, а именно атмосферного воздуха, отходящих горячих газов двигателя, пара, внутри этого вихревого смесителя 9, с поледущей подачей их тангенсально в конический патрубок 11, в зону вихревой закрутки основного потока окислителя - воздуха. Вихревой смеситель 9 соединен коническим патрубком 11 с впускным отверстием 13 рабочего цилиндра камеры сгорания 14 двигателя, показанной упрощенно. В камере сгорания 14 двигателя также размещена штатная электрическая свеча зажигания 15, содержащая центральный электрод 16, электроизолятор 17 и корпус 18 с ввертной частью и боковым электродом 19, электрически соединенного с массой двигателя. Электроды 16, 19 свечи зажигания и электроды 8, 16 электростатического распылителя топлива присоединены соответственно к источникам 20 и 21 знакопостоянного высоковольтного импульсного напряжения к источнику питания, например, к аккумуляторной батарее 22. На чертеже также упрощенно показаны выпускной коллектор 23 двигателя, зона электростатического распыления топлива 24, зоны интенсивного вихревого смешивания топлива и окислителя 26, компонентов топлива 25 и зажигания.

ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТРОЙСТВА

  При подаче топлива в топливную форсунку 3 и высоковольтных импульсов напряжения на кольцевой электрод 9, синхронизированных с импульсами зажигания ТВС на свече 15, топливо со среза сопла 8 тонко и интенсивно распыляется Кулоновскими силами отталкивания вследствии электрической зарядки струи топлива электрическим зарядом одноименного знака, и одновременно активизируется в электростатическом поле. Одновременно в вихревом смесителе 9 зоне распыления топлива происходит и итенсивное вихревое смешивание компонентов топливной смеси. Воздух, поступающий от воздушного фильтра, в конический завихритель 11 вихревого смесителя 9, интенсивно закручивается, одновременно в вихревом сопле 1, размещённое во входном патрубке 8 и зафиксированное прокладкой 9, далее закрученный воздух в зоне смешивания 23 интенсивно перемешивается с топливом, распыляемым инжекторной форсункой 3, а далее через конические сопла 11, 12 активизированная, хорошо смешанная ТВС через входное отверстие 13 при поднятом впускном клапане(не показан) попадает внутрь камеры сгорания 14 цилиндра двигателя, а именно в зону 26 концентрации и воспламенения ТВС, поскольку на центральном электрод подают второй потенциал от блока 20, разноименный по отношению к электрическому потенциалу, которым заряжают топливо на срезе сопла 8.

  Благодаря тонкому распылению топлива электрическим полем и вихревому смешиванию ТВС качество ТВС в зоне 25 намного выше, чем в аналоге.

  В результате, обеспечивается повышенная степень дисперсности распыла топлива, гомогенности топливной смеси, возрастает топливная экономичность ДВС и повышение полноты ее сгорания, т.е. улучшается экология ДВС.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электростатическая топливная форсунка, в виде полого цилиндра с распыливающим соплом, отличающаяся тем, что дополнительно  снабжена  электростатическим распылителем топлива, размещенным за ее соплом, и содержащим  дополнительный электрод, соприкасающемуся со струей топлива за соплом форсунки, и маломощный источник высокого электрического напряжения, с электрическим соединением его выходного напряжения одним электрическим потенциалом на корпус топливной  форсунки,  и  вторым электрическим потенциалом присоединенный к этому дополнительному электроду, размещенному за  соплом топливной форсунки, на расстоянии от него, достаточном для предотвращения электрического пробоя  с этого электрода на корпус топливной форсунки, причем этот дополнительный электрод может быть выполнен из металлического кольца, размещенного на торце полой диэлектрической трубки, надетой плотно на топливную форсунку снаружи, с внутренним диаметром металлического кольца,  равным  внутреннему диаметру сопла топливной форсунки, причем упомянутый дополнительный электрод электростатического распылителя топлива топливной форсунки, может быть конструктивно выполнен в  виде вихревой форсунки с несколькими тангенциальными патрубками для  подачи в нее и вихревого смешивания нескольких компонентов топливной смеси, а именно, электростатически распыленного топлива ,воздуха, воды  и части отходящих  газов , образованных от горения приготовленной топливной смеси.

РЕФЕРАТ