Конструкция форсунки: Устройство и конструкция форсунок дизельного автомобиля

Содержание

Устройство форсунки дизельного двигателя: загадка топливных систем

Дорогие мои друзья-автолюбители! В этой статье мы рассмотрим разновидности и устройство форсунки дизельного двигателя и бензинового мотора.

Мы с вами живём в век инжекторных моторов. С экранов ТВ и в салонах-магазинах нам постоянно твердят о супер двигателях с непосредственным впрыском, о дизельных агрегатах, которые едят по 3-4 литра топлива на 100 км и про прочие заслуги технологий, основанных на инжекции горючего. Всё это, конечно, правда, иногда приукрашенная маркетологами. На данный момент инженерами разработана масса разнообразных эффективных систем с инжекцией топлива, но какими бы они ни были, всех их объединяет один элемент – форсунка или, как её ещё называют, инжектор.

Деталь эта крайне важна для всей топливной системы и, по сути, является её основным исполнительным элементом, ради чёткой работы которой и затеваются все эти пляски с электроникой, кучей датчиков и прочих технических ухищрений. Поэтому она однозначно стоит того, чтобы посвятить ей отдельную публикацию. Так и поступим.

Устройство форсунки дизельного двигателя

Наверняка, вы уже знаете, что инжекторные системы в мире бензиновых моторов пришли на смену карбюраторам в конце 80-х годов прошлого века, и на сегодняшний день полностью вытеснили последних с арены автопрома.

О преимуществах впрыска можно говорить долго – это и экономия, и высокие мощностные характеристики, и экологичность.

В мире дизельных агрегатов впрыск топлива использовался практически с зарождения более-менее серьёзных серийных двигателей и активно эксплуатируется и ныне.

Благодаря чрезвычайно бурному развитию электроники за последние 20-30 лет, инженеры смогли наглядно показать все достоинства инжекции топлива, и с каждым годом продолжают удивлять новыми достижениями. О современных решениях, касающихся форсунок, мы сегодня и поговорим.

Итак, форсунки, используемые авто производителями в нынешнее время, бывают следующих типов:

  • электромагнитные;
  • электрогидравлические;
  • пьезоэлектрические.

Электромагнитная форсунка

Этот тип инжекторов можно встретить под капотами автомобилей с бензиновыми двигателями. Их принцип действия довольно прост. Основу конструкции составляют электромагнитный клапан и сопло, внутри которого находится подвижная игла.

В чётко просчитанное время мозг мотора, электронный блок управления подаёт сигнал на обмотку клапана, что создаёт магнитное поле. Оно, в свою очередь, притягивает к себе специальный якорь, механически связанный с иглой, в результате чего сопло открывается, и бензин под давлением впрыскивается во впускной коллектор или сразу в цилиндр. Когда управляющий сигнал пропадает, все элементы под действием пружины возвращаются в исходное положение.

Электрогидравлическая форсунка

Данная разновидность форсунок используется, главным образом, в дизельных силовых агрегатах, кстати, и в популярной нынче системе Common Rail они также находят применение. Конструкция их немного более сложная, чем у электромагнитных инжекторов. Ключевыми элементами электрогидравлической форсунки являются электромагнитный клапан, камера управления, а также впускной и сливной дроссели.

Отличительная особенность этого устройства состоит в том, что дизтопливо в нём находится под давлением и при впрыске, и в закрытом состоянии. Этот нюанс и лежит в основе их принципа действия.

 

Когда впрыск не планируется, игла плотно прижата к соплу напором горючего в камере управления.

В момент инжекции, на электромагнитный клапан поступает сигнал, в результате чего открывается сливной дроссель. Давление в камере управления начинает снижаться, в то же время давление топлива, действующее на иглу в направлении открытия, остаётся прежним, благодаря чему она приподнимается и впрыскивает необходимую порцию солярки.

Пьезоэлектрическая форсунка

Для начала нужно сказать, что пьезоэлектрические форсунки являются самыми высокоскоростными и наиболее совершенными среди своих собратьев.

Так, к примеру, по сравнению с электромагнитным инжектором пьезоэлектрический срабатывает в четыре раза быстрее, а это даёт возможность эффективнее работать с подачей топлива, что сулит улучшением характеристик мотора.

Устанавливают их, как правило, на дизельных двигателях с системой Common Rail. Главной деталью таких форсунок является пьезоэлемент, который под действием приложенного к нему электрического напряжения может мгновенно увеличиваться в размерах, воздействуя в качестве толкателя на другие детали инжектора.

Благодаря данному эффекту (пьезоэффекту) удалось создать конструкцию форсунки с уникальным быстродействием. Кстати, пьезоэлементы в настоящее время активно используются как управляющие элементы в насос-форсунках.

Я уже посвящал им отдельную статью, поэтому сейчас лишь напоминаю, что это устройства, конструктивно объединяющие в себе плунжерный насос высокого давления и инжектор. Встречается этот гибрид исключительно у дизельных моторов.

Ну что ж, уважаемые читатели, как вы уже поняли устройство форсунки дизельного двигателя не такое простое изобретение, как могло показаться на первый взгляд.

Если Вам хочется ещё больше узнать о строении автомобилей – подписывайтесь на блог, новые и интересные статьи я публикую регулярно.

До встречи!

Форсунки

Рис. 1. Форсунка:
а — устройство; б — установка на двигателе; 1 — стакан пружины; 2 — контргайка; 3— регулировочный винт; 4 — полый болт; 5 — пружина; 6 — корпус; 7 — штанга; 8 — игла распылителя; 9 — гайка форсунки; 10 — корпус распылителя; 11 — фильтр; 12 — латунный стакан; 13 — гайки крепления; 14 — головка блока цилиндров.

Сверху на иглу опирается штанга, на которую нажимает пружина. Силу нажатия этой пружины на штангу можно изменять регулировочным винтом (с контргайкой), ввинченным в стакан пружины.

Для того чтобы струи топлива, вытекающие из отверстий распылителя попадали в .нужные места камеры сгорания и обеспечивали хорошее перемешивание топлива с воздухом, корпус распылителя фиксируется на корпусе- форсунки в строго определенном положении штифтом, а сами отверстия располагаются под определенными углами. Необходимо иметь в виду, что углы распылителей, предназначенных для установки на форсунки двигателей разных марок, неодинаковы. Отличить один распылитель от другого можно только по маркировке, нанесенной на его корпусе.

Форсунки, снабженные такой иглой и распылителем, называются закрытыми бесштифтовыми многодырчатыми и применяются в дизелях с непосредственным впрыском топлива.

Форсунка вверху закрыта колпаком, в центре которого ввернут полый болт для слива топлива, просочившегося через зазоры между иглой и распылителем, в фильтр тонкой очистки или в топливный бак. Направление слива показано стрелкой Б.

Крепление на двигателе. Форсунка вставляется в латунный стакан головки блока цилиндров, омываемый по бокам охлаждающей жидкостью. Крепятся форсунки по-разному, например гайками, навинченными на шпильки.

Действие. Топливо, подведенное к корпусу (по стрелке А) форсунки от топливного насоса, проходит через фильтр и по каналу в корпусе поступает в нижнюю часть корпуса распылителя.

Встречая на своем пути закрытый выход, топливо начинает толкать иглу вверх, сжимая при этом пружину. Когда игла поднимется на небольшое расстояние (0,27…0,35 мм), топливо начнет вытекать вниз и, проходя через отверстия в распылителе или через узкую кольцевую щель, образованную концом иглы и корпусом распылителя, распыливается и поступает в камеру сгорания дизеля.

На рис. 1 показана конструкция форсунки с кольцевой подачей сжатого воздуха. К каждому соплу необходимо иметь 3 сменных конуса.

Рис. 1. Форсунка с кольцевой подачей сжатого воздуха
1 — корпус форсунки; 2 — форсунка; 3 — отверстие кольца; 4 — канавка; 5 — раствороводный шланг; 6 — кольцевой чехол; 7 — отверстия в чехле; 8 — трубка; 9 — пробковой кран; 10 — ниппель; 11—воздухопроводный кран; 12— чехол конуса; 13 — конус; 14 — смесительная камера

Конус с отверстием 12 мм применяется для нанесения на поверхность обрызга и накрывочного слоя, с отверстием 14 мм — для нанесения раствора с ггогружениём стандартного конуса на 10—12 см, с отверстием 18 см для нанесения раствора с погружением конуса на 8— 9 см. Давление в раствороводе 6 ат, в воздуховоде 0,6—0,7 ат.

Рис. 2. Форсунка с центральной подачей сжатого воздуха
1 — корпус форсунки: 2 — резьба; 3 — выходной конус; 4 — заточка; 6 — раствороводный шланг; 7 — букса; 8 — воздухоподводящая труба; 9 — зажимной винт; 10, 12 — ниппели; 11 — пробковый кран; W-воздухоподводящий шланг; 14 — смесительная камера

На рис. 43 показана конструкция форсунки с центральной подачей сжатого воздуха. Давление в раствороводе 10—-11 ат, в воздухопроводе 0,4—0,5 ат.

Трехкамерная форсунка для подачи быстросхватывающихся растворов показана на рис. 3.

Рис. 3. Трехкамерная форсунка для быстросхватывающихся растворов

Очистка смесительных камер форсунки должна производиться 2—3 раза в смену, а при работе на быстросхватывающихся растворах каждые 40—60 мин.

Механическая прямоточная бескомпрессорная форсунка, показанная на рис. 45, работает на известково-песчаных растворах с осадкой 10—11 см по стандартному конусу с производительностью 1,5— 2 м3/час.

Растворомет для нанесения штукатурных растворов С-405 имеет следующую характеристику: ширина оштукатуриваемой полосы за один проход 200—250 мм емкость ковша 5,5 л. количество форсунок— 4, рабочее давление 3—4 ат, расход воздуха на все форсунки 0,35 м3/мин. вес без раствора 1,8 кг.

Форсунка служит для введения в камеру сгорания дизеля топлива в тонко распыленном виде. Форсунки могут быть двух типов: открытые и закрытые. Открытые форсунки широкого распространения не получили. Закрытой называется форсунка, у которой в период между впрысками топлива внутренняя полость отъединена от камеры сгорания специальной запорной иглой, нагруженной сильной пружиной.

На автотракторных дизелях применяются форсунки закрытого типа, у которых запорная игла открывается под давлением топлива (то есть с гидравлическим управлением иглой).

Форсунка закрытого типа работает следующим образом. В центральное отверстие распылителя с очень малым зазором (0,002— 0,003 мм) входит игла. Распылитель и иглу изготовляют из легированной стали и подвергают термической обработке. Так же как плунжерная пара, распылитель с иглой проходят доводочные операции и подбираются совместно. Раскомплектовывание их в процессе эксплуатации не допускается.

Под действием пружины игла запорным конусом плотно садится на коническую поверхность седла распылителя. Из отверстия в торце распылителя выступает нижний конец иглы — штифт 24, имеющий конус, направленный обратно запорному конусу. Форсунка, игла которой оканчивается штифтом, называется штифтовой.

Рис. 1. Привод топливного насоса (Дизель СМД-14):
а — привод топливного насоса: б — шестерня; е — шайба со шлицами; 1 — втулка со шлицами; 2 — болт; 3 — шайба со шлицами; 4 — шестерня; 5 — кулачковый вал; 6 — втулка шестерни; 7 — установочный фланец топливного насоса; 6 —картер шестерен: 9— поводок: 10 — гайка; 11 — счетчик мото-часов; 12 — выемка (метка) на шайбе со шлицами; 13— метка на шестерне; А — канал.

Рис. 2. Форсунка закрытого типа, штифтовая, с гидравлическим управлением иглой (модель ФШ-62005):
а — конструкция форсунки; б — положение иглы в распылителе перед впрыском топлива; в — положение иглы в распылителе при впрыске топлива: 1 — канал в распылителе; 2 —штанга; 3 — канал в корпусе форсунки; 4 — накидная гайка; 5 — топливопровод высокого давления; 6 — наконечник топливопровода; 7 — сливное отверстие; 8 — сливная трубка; 9 — полый болт; 10 — колпак; 11 — контргайка; 12— регулировочный винт; 13 — гайка; 14 — пружина; 15 — корпус форсунки; 16 — гайка крепления распылителя; 17 — игла распылителя; 18 — распылитель; 19 — полость в распылителе; 20 — медная прокладка; 21 — кольцевая канавка; 22 — конусная поверхность утолщенной части иглы; 23 — запорный конус; 24 — штифт иглы.

Топливо из насоса поступает через каналы в корпусе, кольцевую канавку и каналы в полость. Так как отверстие в распылителе закрыто иглой, прижатой к седлу пружиной, то давление в полости будет возрастать и передаваться на конусную поверхность иглы.

Когда давление топлива на иглу превысит давление пружины, игла перемещается вверх и открывает доступ топливу в камеру сгорания через узкую кольцевую щель между выходным отверстием распылителя и штифтом иглы. Проходя под большим давлением через щель, топливо приобретает большую скорость и распыливается на мелкие частицы. Благодаря обратному конусу на штифте струя распыленного топлива приобретает форму конуса, что обеспечивает хорошее перемешивание топлива с воздухом в камере сгорания.

С началом впрыска топлива давление его в топливопроводе и под иглой форсунки падает, игла стремится опуститься и перекрыть струю подаваемого топлива, но новые порции топлива приподнимают иглу, и впрыск продолжается. Таким образом игла форсунки совершает колебательное движение. Чтобы игла находилась в поднятом состоянии и впрыск топлива не затягивался, давление топлива должно резко и быстро повышаться. Это достигается применением специального профиля кулачка вала топливного насоса.

Как только насос прекратит подачу топлива в форсунку, давление в полости упадет и под действием пружины игла прижмется конусом к седлу и закроет выходное отверстие распылителя. Прекращение (отсечка) подачи топлива должно быть резким. В противном случае в

конце впрыска топливо перестает распиливаться и образует у выходного отверстия распылителя висящую каплю, которая ухудшает образование и сгорание горючей смеси и вызывает закоксовывание отверстия распылителя.

На дизелях СМД-14 установлены форсунки ФШ-62005 (форсунка штифтовая, диаметр иглы распылителя 6 мм, диаметр выходного отверстия 2 мм, угол конуса распыла 5°). Все детали этой форсунки закреплены в стальном корпусе. На его нижний конец навертывается гайка распылителя, в которую вставляется распылитель с иглой.

Верхний конец иглы своим торцом упирается в дно гнезда штанги, а пружина нижним торцом — в тарелку штанги, а верхним — в тарелку регулировочного винта, который ввернут в гайку, закрепленную на резьбе в корпусе форсунки. Контргайка предотвращает вывертывание регулировочного винта. Затяжку пружины (регулировку форсунки) винтом производят с таким расчетом, чтобы давление начала впрыска топлива (в момент отрыва иглы от седла) составляло 125—130 кГ/см2. Подъем иглы равен 0,35— 0,40 мм и ограничивается упором торца ее утолщенной части в торец корпуса форсунки. Сверху регулировочный винт закрывается колпаком, навернутым на гайку.

Рис. 3. Форсунка закрытого типа, бесштифто-вая, многодырчатая, с гидравлическим управлением иглой (дизели АМ-41 и АМ-01):
а — конструкция форсунки; б — положение иглы в распылителе перед впрыском топлива; в — положение иглы в распылителе при впрыске топлива: 1 — колпак; 2 — винт; 3— контргайка; 4 — стакан пружины; 5 — пружина; 6 — прокладка; 7 — корпус форсунки; 8 — штанга; 9 — втулка; 10 — сетчатый фильтр; 11 — штуцер; 12 — канал в корпусе форсунки; 13 — гайка крепления распылителя; 14 — канал в распылителе; 15 — прокладка; 16 — игла распылителя; 17 — распылитель; 13, 23 — полости в распылителе; 19 — конусная поверхность в верхней части иглы; 20 — конусная поверхность в нижней части иглы; 21 запорный конус; 22 — отверстия в распылителе.

Топливо, просачивающееся в зазор между распылителем и иглой, через отверстие в гайке, полый болт и сливную трубку отводится в фильтр тонкой очистки или в топливный бак.

Форсунка крепится к головке цилиндров двумя шпильками, которые проходят через отверстия во фланце форсунки. Для создания необходимого уплотнения под гайку крепления распылителя устанавливается медная прокладка. Гайки крепления форсунки нужно затягивать равномерно.

На дизеле Д-50 устанавливаются форсунки ФШ-62025 такой же конструкции, как форсунки ФШ-62005, только угол конуса распыла у них 25°.

Форсунка дизелей АМ-41, АМ-01 и ЯМЗ-238НБ закрытая, бесштифтовая, с четырьмя распиливающими отверстиями диаметром 0,32 мм.

Топливо подводится к форсунке через сетчатый фильтр и по каналам поступает в кольцевую полость. Так как нижний конец иглы вставлен с зазором в распылитель, топливо проходит в полость. Усилие пружины передается через штангу игле распылителя, которая запорным конусом закрывает отверстия. При таком положении иглы, показанном на рисунке 3, б, топливо в цилиндр дизеля не подается. Как только давление топлива на конусные поверхности станет больше усилия пружины, игла поднимется и запорный конус откроет отверстия, через которые топливо будет впрыскиваться в цилиндр дизеля. После впрыска давление в кольцевой полости падает, и под действием пружины игла плотно закрывает отверстия.

Рис. 4. Типы соединения металлических топливопроводов низкого давления с приборами системы питания:
1 — топливопроводы; 2 — наконечники; 3 — накидные гайки; 4 — штуцеры; 5 — полый болт: 6 — мфные прокладки.

Пружину затягивают винтом так, чтобы давление начала впрыска топлива было равно 150—155 кГ)см2.

Форсунка установлена в бронзовый стакан, расположенный в отверстии головки цилиндров. Стакан закреплен стальной гайкой, а форсунка — специальной скобой. К головке цилиндров скоба прикреплена шпилькой с гайкой.

На дизелях Д-21, Д-37М и Д-108 установлены закрытые, бесштифтовые, многодырчатые форсунки, конструкция которых мало отличается от форсунки дизелей АМ-41.

Форсунка служит для введения в камеру сгорания дизеля топлива в тонко распыленном виде. Форсунки могут быть двух типов: открытые и закрытые. Открытые форсунки широкого распространения не получили. Закрытой называется форсунка, у которой в период между впрысками топлива внутренняя полость отъединена от камеры сгорания специальной запорной иглой, нагруженной сильной пружиной.

На автотракторных дизелях применяются форсунки закрытого типа, у которых запорная игла открывается под давлением топлива (то есть с гидравлическим управлением иглой).

Форсунка закрытого типа работает следующим образом. В центральное отверстие распылителя с очень малым зазором (0,002— 0,003 мм) входит игла. Распылитель и иглу изготовляют из легированной стали и подвергают термической обработке. Так же как плунжерная пара, распылитель с иглой проходят доводочные операции и подбираются совместно. Раскомплектовывание их в процессе эксплуатации не допускается.

Под действием пружины игла запорным конусом плотно садится на коническую поверхность седла распылителя. Из отверстия в торце распылителя выступает нижний конец иглы — штифт 24, имеющий конус, направленный обратно запорному конусу. Форсунка, игла которой оканчивается штифтом, называется штифтовой.

Рис. 1. Привод топливного насоса (Дизель СМД-14):
а — привод топливного насоса: б — шестерня; е — шайба со шлицами; 1 — втулка со шлицами; 2 — болт; 3 — шайба со шлицами; 4 — шестерня; 5 — кулачковый вал; 6 — втулка шестерни; 7 — установочный фланец топливного насоса; 6 —картер шестерен: 9— поводок: 10 — гайка; 11 — счетчик мото-часов; 12 — выемка (метка) на шайбе со шлицами; 13— метка на шестерне; А — канал.

Рис. 2. Форсунка закрытого типа, штифтовая, с гидравлическим управлением иглой (модель ФШ-62005):
а — конструкция форсунки; б — положение иглы в распылителе перед впрыском топлива; в — положение иглы в распылителе при впрыске топлива: 1 — канал в распылителе; 2 —штанга; 3 — канал в корпусе форсунки; 4 — накидная гайка; 5 — топливопровод высокого давления; 6 — наконечник топливопровода; 7 — сливное отверстие; 8 — сливная трубка; 9 — полый болт; 10 — колпак; 11 — контргайка; 12— регулировочный винт; 13 — гайка; 14 — пружина; 15 — корпус форсунки; 16 — гайка крепления распылителя; 17 — игла распылителя; 18 — распылитель; 19 — полость в распылителе; 20 — медная прокладка; 21 — кольцевая канавка; 22 — конусная поверхность утолщенной части иглы; 23 — запорный конус; 24 — штифт иглы.

Топливо из насоса поступает через каналы в корпусе, кольцевую канавку и каналы в полость. Так как отверстие в распылителе закрыто иглой, прижатой к седлу пружиной, то давление в полости будет возрастать и передаваться на конусную поверхность иглы.

Когда давление топлива на иглу превысит давление пружины, игла перемещается вверх и открывает доступ топливу в камеру сгорания через узкую кольцевую щель между выходным отверстием распылителя и штифтом иглы. Проходя под большим давлением через щель, топливо приобретает большую скорость и распыливается на мелкие частицы. Благодаря обратному конусу на штифте струя распыленного топлива приобретает форму конуса, что обеспечивает хорошее перемешивание топлива с воздухом в камере сгорания.

С началом впрыска топлива давление его в топливопроводе и под иглой форсунки падает, игла стремится опуститься и перекрыть струю подаваемого топлива, но новые порции топлива приподнимают иглу, и впрыск продолжается. Таким образом игла форсунки совершает колебательное движение. Чтобы игла находилась в поднятом состоянии и впрыск топлива не затягивался, давление топлива должно резко и быстро повышаться. Это достигается применением специального профиля кулачка вала топливного насоса.

Как только насос прекратит подачу топлива в форсунку, давление в полости упадет и под действием пружины игла прижмется конусом к седлу и закроет выходное отверстие распылителя. Прекращение (отсечка) подачи топлива должно быть резким. В противном случае в

конце впрыска топливо перестает распиливаться и образует у выходного отверстия распылителя висящую каплю, которая ухудшает образование и сгорание горючей смеси и вызывает закоксовывание отверстия распылителя.

На дизелях СМД-14 установлены форсунки ФШ-62005 (форсунка штифтовая, диаметр иглы распылителя 6 мм, диаметр выходного отверстия 2 мм, угол конуса распыла 5°). Все детали этой форсунки закреплены в стальном корпусе. На его нижний конец навертывается гайка распылителя, в которую вставляется распылитель с иглой.

Верхний конец иглы своим торцом упирается в дно гнезда штанги, а пружина нижним торцом — в тарелку штанги, а верхним — в тарелку регулировочного винта, который ввернут в гайку, закрепленную на резьбе в корпусе форсунки. Контргайка предотвращает вывертывание регулировочного винта. Затяжку пружины (регулировку форсунки) винтом производят с таким расчетом, чтобы давление начала впрыска топлива (в момент отрыва иглы от седла) составляло 125—130 кГ/см2. Подъем иглы равен 0,35— 0,40 мм и ограничивается упором торца ее утолщенной части в торец корпуса форсунки. Сверху регулировочный винт закрывается колпаком, навернутым на гайку.

Рис. 3. Форсунка закрытого типа, бесштифто-вая, многодырчатая, с гидравлическим управлением иглой (дизели АМ-41 и АМ-01):
а — конструкция форсунки; б — положение иглы в распылителе перед впрыском топлива; в — положение иглы в распылителе при впрыске топлива: 1 — колпак; 2 — винт; 3— контргайка; 4 — стакан пружины; 5 — пружина; 6 — прокладка; 7 — корпус форсунки; 8 — штанга; 9 — втулка; 10 — сетчатый фильтр; 11 — штуцер; 12 — канал в корпусе форсунки; 13 — гайка крепления распылителя; 14 — канал в распылителе; 15 — прокладка; 16 — игла распылителя; 17 — распылитель; 13, 23 — полости в распылителе; 19 — конусная поверхность в верхней части иглы; 20 — конусная поверхность в нижней части иглы; 21 запорный конус; 22 — отверстия в распылителе.

Топливо, просачивающееся в зазор между распылителем и иглой, через отверстие в гайке, полый болт и сливную трубку отводится в фильтр тонкой очистки или в топливный бак.

Форсунка крепится к головке цилиндров двумя шпильками, которые проходят через отверстия во фланце форсунки. Для создания необходимого уплотнения под гайку крепления распылителя устанавливается медная прокладка. Гайки крепления форсунки нужно затягивать равномерно.

На дизеле Д-50 устанавливаются форсунки ФШ-62025 такой же конструкции, как форсунки ФШ-62005, только угол конуса распыла у них 25°.

Форсунка дизелей АМ-41, АМ-01 и ЯМЗ-238НБ закрытая, бесштифтовая, с четырьмя распиливающими отверстиями диаметром 0,32 мм.

Топливо подводится к форсунке через сетчатый фильтр и по каналам поступает в кольцевую полость. Так как нижний конец иглы вставлен с зазором в распылитель, топливо проходит в полость. Усилие пружины передается через штангу игле распылителя, которая запорным конусом закрывает отверстия. При таком положении иглы, показанном на рисунке 3, б, топливо в цилиндр дизеля не подается. Как только давление топлива на конусные поверхности станет больше усилия пружины, игла поднимется и запорный конус откроет отверстия, через которые топливо будет впрыскиваться в цилиндр дизеля. После впрыска давление в кольцевой полости падает, и под действием пружины игла плотно закрывает отверстия.

Рис. 4. Типы соединения металлических топливопроводов низкого давления с приборами системы питания:
1 — топливопроводы; 2 — наконечники; 3 — накидные гайки; 4 — штуцеры; 5 — полый болт: 6 — мфные прокладки.

Пружину затягивают винтом так, чтобы давление начала впрыска топлива было равно 150—155 кГ)см2.

Форсунка установлена в бронзовый стакан, расположенный в отверстии головки цилиндров. Стакан закреплен стальной гайкой, а форсунка — специальной скобой. К головке цилиндров скоба прикреплена шпилькой с гайкой.

На дизелях Д-21, Д-37М и Д-108 установлены закрытые, бесштифтовые, многодырчатые форсунки, конструкция которых мало отличается от форсунки дизелей АМ-41.

Высокоточные форсунки | Nordson EFD

Высокоточные форсунки из нержавеющей стали Optimum® SmoothFlow™ предусматривают конусную конструкцию форсунки, которая идеально подходит для дозирования микродозами в сфере модулей компактных камер, светодиодов, полупроводников, автомобильной электроники и высокоточной промышленности.

Наши многоразовые высокоточные форсунки обработаны для микродозирования с жестким допуском и обеспечивают отверстия размером от 100 до 500 μм. Для еще более мелкого размера нанесения керамическая насадка Optimum MicroDot™ предлагает отверстия размером 50 μм для применения в таких сферах, как контактное дозирование серебряной пасты.

Высокоточные форсунки Nordson EFD предназначены для дозирования эпоксидных смол, адгезивов, отверждаемых УФ-излучением, паяльной пасты, цианоакрилатов и других объединенных жидкостей.

Для дозирования шприцем с использованием автоматизированной системы с пневматическим дозатором доступно уникальное приспособление для стабилизации форсунки. Это приспособление удерживает форсунку на месте, обеспечивая ее стабильное положение, поэтому высота дозирования остается постоянной при замене корпуса шприца.

Характеристики и преимущества

  • Обработанная с высокой точностью нержавеющая сталь 303
  • Конусная конструкция форсунки SmoothFlow исключает засорение и обеспечивает оптимальный поток для однородного дозирования жидкости
  • Многоразовые форсунки сокращают время замены на производственной линии, а также расходные материалы
  • Высокоточное управление размером дозы в сложных вариантах нанесения, например при герметизации светодиодов, неполном заполнении, тонком связывании, уплотнении края и пр.

Ознакомьтесь с важной информацией по безопасности.

 

Артикулы

Высокоточные форсунки Optimum
Артикул     Внутр. диам.
Кол-во: 1 шт. Кол-во:
10/коробка
Калибр Описание мм/дюйм
7365112 7365121 21 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 500 μм 0.50 / 0.020
7365111 7365120 21.5 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 450 μм 0.45 / 0.018
7365110 7365119 22 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 400 μм 0.40 / 0.016
7365109 7365118 23 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 350 μм 0.35 / 0.014
7365108 7365117 24 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 300 μм 0.30 / 0.012
7365107 7365116 25 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 250 μм 0.25 / 0.010
7365106 7365115 27 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 200 μм 0.20 / 0.008
7365105 7365114 30 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 150 μм 0.15 / 0.006
7365104 7365113 32 Высокоточная форсунка из нержавеющей стали размером 100 μм 0.10 / 0.004
7364054 7364055 37 Керамическая насадка с полипропиленовой втулкой размером 50 μм 0.05 / 0.002
7364540 37 Керамическая насадка с втулкой из нержавеющей стали размером 50 μм для использования с клапанами PICO® 0.05 / 0.002
7364386 37 Керамическая насадка с втулкой из нержавеющей стали размером 50 μм для использования с соединениями люэровского типа 0.05 / 0.002
7365122 Приспособление для стабилизации форсунки Optimum

Конструкции центробежных форсунок — Энциклопедия по машиностроению XXL

КОНСТРУКЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ФОРСУНОК  [c.129]

Во всех конструкциях центробежных форсунок, представленных на рис. 15, схема движения топлива аналогична схеме, представленной на рис. 17. Для анализа рабочего процесса форсунки было выбрано три характерных сечения на входе в камеру закручивания, на входе в сопло и вблизи выхода из сопла. Параметры в этих сечениях обозначаются соответственно индексами 1, 2 и 3. Индекс т указывает, что параметр относится к элементам жидкости, находящимся на поверхности воздушного вихря.  [c.44]


Рис. 23. Зависимость относительной энергии потока вязкого топлива на входе и выходе из камеры закручивания от конструкции центробежных форсунок и величины ARe
Распыливание жидкого топлива производится с помощью центробежных или струйных форсунок, которые обычно приваривают к коллекторам. Примеры конструкций центробежных форсунок показаны на рис. 9.12 [24, 35]. Форсунки располагают на-  [c.454]

Существует много конструкций центробежных форсунок. Широко  [c.198]

Производительность центробежных форсунок регулируется изменением подачи мазута при помощи дроссельного клапана. С вполне достаточной для практики точностью можно считать, что сопротивление форсунки (давление перед ней) и расход топлива связаны квадратичной зависимостью. Глубина регулирования определяется нижним пределом давления мазута и зависит от конструкции горелки, теплонапряжения топочной камеры и других факторов. Для паромеханических форсунок ЦКТИ глубина регулирования дополнительно увеличивается за счет парового распыливания.  [c.143]


Рассмотренные в предыдущем параграфе простые центробежные форсунки в целом обладают ограниченным диапазоном регулирования. Между тем в ряде случаев, как, например, на транспорте и в коммунальных установках, диапазон регулирования должен состав-лят > 10 1, а отсюда и появление ряда специальных конструкций.  [c.144]

При проектировании мокрого золоулавливающего аппарата важно правильно выбрать типоразмер и конструкцию форсунки, устанавливаемой в трубе Вентури. На тепловых электростанциях, оборудованных золоуловителями с трубами Вентури, получила широкое распространение центробежная форсунка конструкции УО ОРГРЭС с диаметром выходного отверстия йГ=10 12 14 16 18 20 22 24 26 мм и тремя типами закручивающих аппаратов (рис. 3-9 и табл. 3-7). 102  [c.102]

Основное внимание в последующем было уделено освоению системы центральной подачи орошающей воды с помощью механических форсунок, в качестве которых были проверены форсунка ВТИ [Л. 25] и работающая на аналогичном принципе центробежная форсунка УО ОРГРЭС, конструкция которой понятна из риС 3-9. Большинство золоуловителей с трубами Вентури оборудовано форсунками УО ОРГРЭС, дисперсные показате-  [c.120]

Для распыливания тяжелых топлив, начиная с форсунки Григорьева П. И. [8], применяются различные варианты конструкций простых центробежных форсунок. Особенность их работы заключается в сообщении топливу перед соплом тангенциального направления движения. Это достигается винтовой нарезкой, установкой конического или цилиндрического шнека, подачей топлива в вихревую камеру по тангенциальным каналам и с помощью лопаточного завихрителя (рис. 1). Вследствие наличия тангенциальной составляющей скорости топливо из сопла центробежной форсунки вытекает в форме конусной пленки.  [c.7]

КОНСТРУКЦИИ и ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОСТУПЕНЧАТЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ФОРСУНОК  [c.41]

Анализ конструкции рассмотренных одноступенчатых центробежных форсунок показывает, что они различаются в основном условиями ввода топлива в камеру закручивания, а иногда ее размерами. У некоторых форсунок (см. рис. 15, а) сечения входных каналов отличаются от круга, а направление каналов отклоняется от тангенциального к камере закручивания и от нормального  [c.43]

Для анализа работы центробежных форсунок при распыливании тяжелых топлив, выбора оптимальной конструкции и режима работы необходимо знать гидравлические сопротивления отдельных элементов и всего распылителя и использование давления в топливной системе. От конструкции центробежного распылителя и режима работы зависят потери давления в распылителе и использование давления топлива.. Важно практически иметь наибольшие тангенциальные скоростные напоры на входе и выходе из сопла, определяющие величины момента количества движения и интенсивность закручивания топливной струи.  [c.52]

На рис. 21 приведены зависимости коэффициентов сопротивлений от величины числа Л Re для центробежных форсунок, широко применяемых в паровых котлах. Анализ полученных гидравлических характеристик позволяет сделать следующие выводы. Для центробежных форсунок всех опытных конструкций в широком диапазоне изменения режимных параметров коэффициенты сопротивлений впускного тракта, цилиндрических и торцовых стенок камеры закручивания и сопла определяются конструкцией и величиной числа Л Re. Характер зависимости коэффициентов сопротивлений Сц, и для всех  [c.58]

Результаты опытов показывают, что на равномерность распределения топлива влияют число входных каналов, эксцентриситет сопла по отношению к камере закручивания, различие в размерах отдельных входных каналов и величине плеча закручивания, чистота обработки камеры закручивания, сопла и входных каналов. При изготовлении центробежных форсунок необходимо, чтобы число входных каналов было не меньше двух, выбирать такую конструкцию и технологию изготовления, при которых можно избежать или уменьшить до минимума эксцентриситет сопла.  [c.81]
При работе одноступенчатых центробежных форсунок определенной конструкции и при неизменных физических свойствах сред скорость истечения пленки на выходе из сопла, а также расход топлива можно рассчитывать по формулам (73) и приведенной ниже  [c.92]

ЛИБО через систему радиальных отверстий, тарельчатый насадок или наконечник, выполненный по типу центробежной форсунки. Имеются конструкции с вращающимися питателями и промежуточными резервуарами, из которых топливо в распылитель поступает через плотнику, и т. п.  [c.169]

Для количественной оценки влияния конструкций и точности выполнения основных элементов центробежных форсунок на отклонения расхода топлива используют метод малых превращений с заменой абсолютных отклонений относительными.  [c.186]

Необходимо отметить, что рекомендации по расчету и выбору диаметров сопла, сечения входных каналов и их числа даны на основе рекомендации ЦКТИ и накопленного опыта эксплуатации форсунок. Результаты многочисленных опытов показывают, что приведенные кривые и уравнения могут применяться не только для конструкций, указанных на рис. 15, но и для ряда центробежных форсунок других типов, применяемых в топочной практике.  [c.192]

В заключение гидравлического расчета форсунок по формулам (56) и (59) определяют угол факела и толщину пленки на выходе из центробежных форсунок. При этом для ряда широко применяемых конструкций форсунок значение эквивалентной действующей характеристики А д можно рассчитать по уравнению (35), а безразмерный радиус воздушного вихря на срезе сопла целесообразно находить по кривым рис. 28 или с помощью уравнений (61) или (62).  [c.193]

Однако в ряде случаев, особенно при двухкомпонентных центробежных форсунках, либо из-за особенностей их гидравлических характеристик, либо для обеспечения устойчивости рабочего процесса приходится горючее из охлаждающего тракта направлять во внешнюю полость, а окислитель — во внутреннюю. Это существенно усложняет конструкцию головки, так кж в корпусе головки приходится устраивать перекрещивающиеся каналы. То же происходит и при необходимости вводить компонент во внутреннюю полость головки помимо охлаждающего тракта. В этом случае вокруг головки приходится устраивать специальный коллектор с соответствующими радиальными каналами в корпусе головки для прохода компонента во внутреннюю полость.  [c.131]

Конструкция головки усложняется также и при решении устройства пояса завесы охлаждения, встроенного в конструкцию головки, особенно если для него необходимо предусмотреть специальный коллектор или полость. Усложнение конструкции происходит и при устройстве в конструкции головки блока зажигания несамовоспламеняющихся компонентов. В некоторых случаях головка может иметь больше двух полостей. Например, при глубоком регулировании тяги иногда используют центробежные форсунки с двумя рядами тангенциальных каналов, каждый из которых сообщается со своей независимой полостью. В этом случае головка имеет как минимум четыре полости, в которые компоненты поступают через свои патрубки. То же самое происходит, если для глубокого регулирования форсунки на головке разбиваются на группы, каждая из которых питается из своих полостей. Могут быть и другие обстоятельства, при которых число полостей в головке бывает больше двух.  [c.131]

Один из вариантов схемы конструкции головки с двухкомпонентными центробежными форсунками показана на рис. 7.7. Здесь корпус головки 3 выполнен вместе с передним огневым днищем 8. Заметим, во многих случаях огневое днище выполняется отдельно от корпуса головки. Причем при необходимости интенсификации охлаждения огневого днища, что характерно для кислородных и работающих по схеме с дожиганием двигателей, оно вьшолняется из теплопроводных материалов, например медных сплавов. В этом случае огневое днище соединяется со стальным корпусом головки с помощью пайки.  [c.132]

Для работы на жидком топливе в камерах сгорания обычно применяют центробежные форсунки (рис. 13.16). Они просты по конструкции, надежны в работе и обеспечивают хорошее распыливание топлива. К форсунке топливо подается насосом 5 под давлением, превышающим давление воздуха за компрессором. Поступает оно сначала в кольцевую  [c.411]

Основное функциональное назначение любого антикоррозионно, го покрытия — обеспечение защиты материала конструкции от непосредственного контакта с агрессивной средой, от кавитационных, эрозионных и абразивных воздействий. Защитное покрытие может выполнять также и антиадгезионную роль, препятствуя налипанию или отложению компонентов среды на стенках аппаратов и трубопроводов. Химическое оборудование с полимерным покрытием выполняет различные функции, которые так или иначе влияют на выбор критерия отказа. Так, например, предельное состояние емкостной, колонной и реакционной аппаратуры с покрытием должно отличаться от предельного состояния насосов, вакуум-фильтров, центрифуг и т. д. Во многих случаях необходимо устанавливать предельные состояния для отдельных элементов и узлов аппаратов и машин форсунок, оросителей, мешалок, колес центробежных насосов п т. д. Такой подход позволяет более рационально выбирать тип и конструкцию полимерного покрытия.  [c.44]

Рис. 2.7. Конструкции форсунок эжекторного (а) и центробежного (б) типов
В книге рассмотрены процессы распыливания тяжелых жидких топлив. Даны гидравлические и дисперсионные характеристики форсунок различных типов, а также результаты исследования зависимостей этих характеристик от конструкций, основных размеров и режимов работы форсунок. Приведены эксплуатационные требования к форсункам, даны рекомендации для их реализации и методика расчета центробежных распылителей.  [c.2]
Распределение распыленного форсункой топлива оценивается полем удельных потоков топлива в различных участках факела. Распределение топлива в факеле зависит от типа форсунки и должно соответствовать распределению воздуха и конструкции топочной камеры. Для струйных форсунок характерно распределение топлива по радиусу с резко выраженным максимумом на оси для центробежных, как правило, с двумя максимумами на некотором расстоянии от оси. Для большинства топочных установок  [c.22]

Изменения потока вязкого топлива на входе и выходе из камеры закручивания и на входе и выходе из сопла в засисимости от конструкций центробежных форсунок и величины Л Re представлены на рис. 23 и 24.  [c.62]

На рис. 28 приведена конструкция ротационной форсунки Р-3, выпускаемой таллинским заводом Терас . Форсунка представляет собой агрегат, состоящий из вентилятора 1 с электродвигателем 2 и ротационного распыли-вающего устройства. Топливо по трубе 3, расположенной в пустотелом валу 4, поступает через сопло 5 на внутреннюю коническую поверхность распыли-вающего стакана 6, приводимого во вращение электродвигателем. Под действием центробежной силы происходит распыли-вание топлива на однородные по размерам капли.  [c.57]

Большое значение для дальнейшего углубления тео-, рии распада струи под воздействием малых возмущений имеют работы по ультразвуковым генераторам. Согласно результатам исследования гидро- и аэродинамических излучателей следует, что вихревой свисток, конструкция которого напоминает центробежную форсунку, генерирует колебания, частоты которых зависят от основных размеров свистка и могут достигать ультразвуковых. Проведя аналогию с центробежной форсункой, можно считать, что и она также генерирует колебания, и при некоторых частотах, определяемых размерами и режимом работы форсунки, эти колебания способствуют дроблению струи на капли. Такое предположение авторы допускают на основании анализа многочисленных опытных данных, в которых периодически встечаются резкие отклонения значений тонкости распылидяния пт пфирй зависимости.  [c.17]

Для распыливания тяжелых топлив в топках паровых котлов средней и большой мощности и в камерах сгорания газотурбинных установок используют центробежные форсунки разных конструкций. Широкое применение нашли форсунки с тангенциальными входными каналами прямоугольного сечения, форсунки с входными каналами круглого сечения, расположенными тангенциально или под углом к оси сопла, форсунки с винтовыми завихри-телями и др. (рис. 15, а—г).  [c.41]

На рис. 32 представлены опытные кривые изменения удельных потоков вязкого топлива по длине факела, которые получены с использованием форсунок широко применяемых конструкций (см. рис. 15). При опытах распыливался мазут 40 центробежными форсунками с диаметром сопла 2,61 мм. Удельные потоки топлива опрё-gs/f M ex) делялись В сечсниях фа-  [c.80]

Приведенный анализ влияния ряда факторов на основные показатели работы форсунок в первом приближении может быть использован при расчете и коиструировании одноступенчатых центробежных форсунок, близких по конструкции к рассмотренным.  [c.90]

Как следует из анализа конструкций форсунок, наиболее эффективное взаимодействие распыливающего агента и топлива происходит при закручивании потока воздуха или пара. Для расчета этого потока можно воспользоваться основными зависимостями, полученными для истечения идеальной жидкости из центробежных форсунок, только при этом необходимо учесть сжимаемость распыливающего агента. Согласно расчету Скобелкина В. И., сжимаемость газа может быть учтена в результате введения поправки к геометрической характеристике, которая заменяется произведением А — = А , где Ро и  [c.144]

Среди комбинированных форсунок различных вариантов наибольшее распространение получили паро- и пневмомеханические форсунки, работающие на номинальном режиме с большим давлением топлива, а на малых расходах — с подачей распыливающего агента пара или воздуха. В некоторых форсунках пар подается на всех режимах, при этом воздействие его на макро- и микроструктуру факела с увеличением расхода топлива снижается. В большинстве конструкций топливу сообщают тангенциальную скорость и распылитель выполняют по одной из простейших схем центробежных форсунок, а именно с входными каналами прямоугольного или круглого сечений, с распределительной шайбой или без нее и т. д.  [c.157]

Паровой или воздушный поток, как правило, подается с внешней стороны топливного факела и направлен под углом к топливной пленке. В зависимости от угла встречи потоков сопло распылителя имеет форму цилиндрической или конической ш,ели. В паро- и пневмомеханических форсунках системы ЦКТИ и ВТИ [8] распыливающему агенту сообш,ают тангенциальное направление движения, и форсунку выполняют по схеме двухсопловой центробежной форсунки. Кроме того, в конструкции форсунок, приведенных на рис. 78, паровой завихритель выполнен в одной детали с топливным распылителем, что создает определенные  [c.158]

Нормативным методом теплового расчета котельных агрегатов-рекомендуется, чтобы кинематическая вязкость топлива для механических форсунок при работе на всех режимах была не выше 44 мм /сек. Многочисленные исследования показали, что этот уровень вязкости является достаточным для надежного сжигания топлив с использованием распылителей различных конструкций и при работе на разных по качеству топливах, в том числе и на тяжелых. Как известно, вязкость топлива ири использовании его в ротационной форсунке не должна превышать 90 мм сек. Для некоторого увеличения эффективности распыливания при сжигании сернистых и высокосернистых мазутов их вязкость при работе центробежных форсунок должна быть на уровне 12—30 мм7сек, а при работе ротационных форсунок — не превышать 60 мм сек.  [c.178]

Топливные форсунки. В камерах сгорания ГТД для распыли-вания топлива используют в основном двухканальные центробежные форсунки. На рис. 8.19 приведена конструкция центробежной двухсопловой форсунки и ее расходная характеристика.  [c.411]


2.11. Принцип действия и конструкции форсунок и воздухонаправляющих устройств

В зависимости от метода распыливания топлива различают форсунки воздушные и паровые, механические и паромеханические. В судовых паровых котлах в основном применяют механи­ческие и паромеханические форсунки.

В механических форсунках для распыливания топлива ис­пользуется центробежный эффект, создаваемый враще­нием самого топлива, подавае­мого к форсунке под давле­нием. На рис. 2.5 изображен наконечник механической форсунки. В вихревой ка­мере I происходит вращение топлива. Для этого топливо под давлением подводят к камере по четырем тангенциаль­ным каналам 2. Из камеры вращающееся топливо выходит в топку через отверстие распылителя 3 в виде пленки, образую­щей пустотелый конус. При низком давлении топлива (р < 1 МПа) пленка распадается на крупные капли (Рис. 2.6, а).

Рис. 2.5. Наконечник механической форсунки

Если же создаваемое топливным насосом давление повысить (> 1 МПа), то пленка раздробится на мелкие капли (Рис. 2.6, б). Обычно давление мазута, подаваемого в форсунку, поддерживается 1–4 МПа, при котором размер капель состав­ляет 30–70 мкм.

Рис. 2.6. Схема распыления мазута механической форсункой:

а – при р < 1 МПа; б – при р > 1 МПа

Механическая форсунка (Рис. 2.7) состоит из нако­нечника 3 с распылителем 1 и накидной гайки 2, ствола 4 и корпуса 11 с рукояткой. На рисунке вместе с форсункой пока­зано крепежное соединение, смонтированное на фронте котла.

Рис. 2.7. Механическая форсунка

В состав такого устройства входят скоба 10 со стопорным вин­том 9, трубка 5 в сборе с башмаком 6 и штуцерами 7 и 13. За­крепляется форсунка стопорным винтом 9, с помощью которого ее корпус плотно прижимается к башмаку.

Форсунка работает следующим образом. Мазут под давле­нием поступает через верхний штуцер 13 в корпус, проходит через фильтр 12 и далее следует по каналу 14 ствола форсунки.

Затем через отверстия 15 и тангенциальные каналы распыли­теля (см. рис. 2.5) поступает в вихревую камеру 16. Здесь топ­ливо получает вращательное движение и через отверстие в рас­пылителе выходит в топку в виде тончайшей пленки, распадаю­щейся на мелкие капли (размером 30–70 мкм).

Со временем форсунки загрязняются и закоксовываются, по­этому их периодически продувают паром. Насыщенный пар под­водят к форсунке через нижний штуцер 7 и невозвратный кла­пан 8, который открывается под давлением пара, превышающим давление мазута. Одновременно с подачей пара клапан пере­крывает мазутный канал 14. Если прекратить подачу пара, то под давлением мазута клапан опустится вниз и откроется ма­зутный канал.

Рис. 2.8. Паромеханическая форсунка

Механические форсунки просты по устройству, обеспечивают хорошее распыливание мазута при давлении 1 МПа, на­дежны в работе. Но они плохо регулируют расход топлива, так как при снижении давления подаваемого топлива ухудшается его распыливание. Расход выпускаемых в настоящее время ме­ханических форсунок обычно составляет 0,03–0,15 кг/с (100–550 кг/ч).

Паромеханическая форсунка по конструкции мало отличается от механической. На рис. 2.8 изображен наконечник паромеханической форсунки. Мазутный канал целиком напо­минает механическую форсунку. При большой нагрузке мазут последовательно проходит центральный канал 3, тангенциаль­ные каналы, вихревую камеру и через отверстие (сопло) в рас­пылителе 1 поступает в топку. При малой нагрузке, кроме того, используется пар, который подается в паровой канал 2, прохо­дит тангенциальные каналы и вихревую камеру парового распы­лителя (на рисунке они показаны отдельно) и далее, встречаясь с мазутом, распыливает его.

Преимуществом паромеханической форсунки является регу­лирование подачи мазута за счет изменения давления топлива. При изменении давления от 4 до 0,01 МПа расход паромехани­ческой форсунки может снизиться от 100%, соответствующих полной нагрузке, до 5%, соответствующих малой нагрузке, то есть глубина регулирования = 20. У механической форсунки = 2, что недостаточно, так как не позволяет работать на ма­лых, менее 50%, расходах топлива.

К недостатку паромеханических форсунок относят безвоз­вратную потерю пара, идущего на распиливание мазута. Пар для распыливания подают в количестве 0,01–0,05 кг пара на 1 кг топлива (меньшие значения относятся к форсункам боль­шего расхода). Для форсунки с расходом Вф = 0,55 кг/с расход теряемого пара составляет 20 кг/ч и более.

Воздухонаправляющее устройство (ВНУ), по­казанное на рис. 2.9, состоит из цилиндрического корпуса 1 с днищем 5, патрубком 2, фланцем 18 и двух конусов 15 и 16, между которыми по касательной к некоторой окружности (см. слева на рис. 2.9) вварены 24 тангенциально установленных ло­патки 3. На конце патрубка 2 установлен диффузор 20. Вход в каналы между лопатками закрывает подвижной цилиндр 4, который называют регистром. Он скреплен планками 6 с тя­гами 8. В центре ВНУ, ближе к выходу, установлен диффузор, который связан с тягой 11. Снаружи ВНУ закрыто дисками 10 и 12, в центре которых расположен патрубок 9 с заслонкой 14 для установки форсунки. Диск 10 и днище 5 соединены реб­рами 7.

Вся конструкция воздухонаправляющего устройства разме­щена между внутренней 19 и наружной 13 обшивками котла. Воздух вентилятором подается в межобшивочное пространство. При перемещении регистра 4 влево по направляющим 17 воздух из межобшивочного пространства поступает в межлопаточные каналы, образованные тангенциально установленными лопат­ками 3, и далее закрученным потоком направляется в топку. Регистр может находиться в двух крайних положениях: в край­нем правом, когда он закрывает доступ воздуха в каналы (как показано на рис. 2.9), и крайнем левом, когда вход воздуха в каналы открыт. Промежуточных положений регистр не имеет и, следовательно, воздухонаправляющее устройство является не­регулируемым. Регулировать подачу воздуха надо либо шибе­ром на воздухопроводе от вентилятора до котла, либо частотой вращения вентилятора.

Конструкция форсунок

Разнообразность конструкторских решений головок блока и камер сгорания требует применения различных конструкций форсунок, которые с точки зрения регулировки давления открытия можно разделить на три группы: 1 — форсунки с регулировкой давления открытия с помощью винта (т.н. форсунки с плавной регулировкой давления), применяемые в старых двигателях; 2 — форсунки с регулировкой давления открытия регулировочными шайбами; 3 — форсунки с электронной регулировкой давления открытия, например форсунки системы Common Rail.

Ч-образные форсунки

Оригинальную конструкцию имеют форсунки с диаметром корпуса 9,5 мм, так называемые Ч-образные форсунки, производимые только одной американской фирмой — STANADYNE. Они комплектуются чаше всего дырчатыми распылителями с диаметром 5,4 mm. В форсунках STANADYNE регулируется ход иглы и, с помощью регулировочного винта, давление открытия распылителя. Такие форсунки применяются в двигателях Ford с непосредственным впрыском и в двигателях фирмы John Deer.

Форсунка Ч-образная STANADYNE с коротким дырчатым распылителем типа «Tip» и удлиненным — типа «Slim Tip»: 1 — тефлоновый уплотнитель предохраняющий от прорыва продуктов сгорания и сжатого воздуха; 2 — корпус форсунки; 3 — нейлоновый уплотнитель предохраняющий от воды и загрязнений; 4 — направляющая иглы распылителя; 5 — регулировка давления открывания; 6 — регулировка хода иглы; 7 — патрубок; 8 — элемент щелевого фильтра; 1 (B) — закрепляющий хомут; 2 (B) — проставка; 3 (B) — пластинка определяющая положение форсунки.

Двухпружинные форсунки

Для снижения уровня шума в двигателях с непосредственным впрыском, особенно на холостом ходу, применяются двухпружинные форсунки со «слабой» пружиной, жёсткость которой определяет, так называемый, предварительный впрыск распылителя, и пружиной «мощной», которая определяет полное открытие распылителя. Во время впрыска, игла сначала приподнимается на небольшую высоту, даёт возможность впрыснуть небольшое количество топлива, а когда давление в распылителе увеличится, игла поднимается на полный ход и происходит впрыск основного количества топлива. Давление «1» открытия распылителя регулируется и проверяется как и в форсунках с одной пружиной. Давление «2» открытия распылителя это сумма предварительного напряжения пружины мощной и пружины слабой. Слабая пружина поддерживается опорной втулкой, которая определяет предварительный ход иглы распылителя (так же, как втулка в форсунках с одной пружиной), составляющий от 0,03 до 0,06 мм. Вместе с ростом давления топлива в форсунке, опорная втулка начинает подниматься, разрешая дальнейшее движение иглы распылителя вверх. Очень важно выдержать соответствие давлений открытия форсунки, например: 130 и 180 бар, а также величину предварительного хода. В двухпружинных форсунках устанавливаютя распылители типоразмера «Р», с иглой без верхнего штифта, а опорная плоскость находится в плоскости проставки форсунки.

Двухпружинная форсунка:

1- корпус форсунки, 2 и 9- регулировочные шайбы, 3 — мощная пружина, 4 — грибок мощной пружины, 5 — шайба, направляющая толкатель форсунки, 6 — слабая пружина, 7 — толкатель форсунки, 8 — грибок слабой пружины, 10 — проставка, 11 — опорная втулка, 12 — игла распылителя, 13- гайка распылителя, 14 — распылитель; h2 — предварительный ход; h3- основной ход; (B) сравнение графика подъёма иглы: а — в стандартной форсунке, с одной пружиной, b — в двухпружинной форсунке Двухпружинные форсунки можно встретить на двигателях с форкамерами и с вихревыми камерами.

Форсунки двигателя трактора МТЗ, их устройство и принцип работы

Основные задачи форсунки в двигателе – распыление топлива и равномерное его распределение в камере сгорания.

Заряд топлива, который подается в форсунку топливным насосом, выходит из нее с огромной скоростью и разбивается на множество мелких капель. В отдельных случаях эта скорость достигает показателей 250-300 метров в секунду.

Для качественного распыления горючего материала форсунками и надежного перемещения его в камеру сгорания, давление этих элементов регулируется. Оптимальным показателем считается 17,5 МПа.

Конструкция форсунки для двигателя трактора

Конструкция форсунки включает в себя:

  • Основной корпус.
  • Корпус распылителя с иглой, который прикреплен к нижней части основного с помощью гайки. Игла, имеющая вид конуса, закрывает выход в корпусе распылителя. Форсунки с такими конструктивными особенностями называются закрытыми. Корпус распылителя оснащен несколькими отверстиями.
  • Штанга и пружина. Штанга опирается на иглу, а на нее сверху нажимает пружина.
  • Регулировочный винт для изменения силы нажатия пружины.
  • Головка блока цилиндров.
  • Латунный стакан.
  • Фильтр.
  • Устройство.
  • Установка на двигателе.
  •  Крепежные элементы.

Струи топлива вытекают из отверстий распылителя разного диаметра. Чтобы они попадали в нужные зоны камеры и перемешивались с воздухом, распылитель фиксируется на корпусе форсунки в определенном положении. Отверстия при этом расположены под конкретными углами.

Углы распылителей, которые используются для установки на форсунки двигателей различных производителей, отличаются друг от друга. Но определить разницу можно лишь по заводской маркировке.

Форсунки, оснащенные иглой с распылителем, эксплуатируются в дизельных двигателях с непосредственным впрыском горючего материала. В верхней части такая форсунка закрывается колпаком.

Топливо, попавшее в зазоры между распылителем и иглой, сливается через полый болт в топливный бак или фильтр очистки.

Крепятся форсунки разными способами, но чаще для этих целей используют гайки, накрученные на шпильки.

Принцип действия форсунок на МТЗ

Топливо, которое подводится к корпусу форсунки от насоса, пропускается через фильтр в нижнюю часть распылителя. По ходу движения топливо встречает закрытый выход, оказывает давление на иглу, сжимает пружину.

В итоге игла поднимается, топливо вытекает вниз, проходит через отверстия распылителя, распыляется и поступает в камеру сгорания.

Где купить форсунки на двигатель трактора

Оригинальные форсунки и другие запасные части для дизельных двигателей МТЗ из Ростова-на-Дону реализует официальный дилер производителей этой техники, компания «МТЗ Моторс». Форсунки представлены на сайте «МТЗ Моторс» в широком ассортименте. Заказать их можно дистанционно, с быстрой доставкой из Ростова. На все запчасти из каталога распространяется гарантия от производителя.

Конструкция сопла

А ракетный двигатель использует сопло для ускорить горячий выхлоп для производства тяга, как описано третий закон Ньютона движения. количество тяги вырабатываемый двигателем, зависит от массовый расход через двигатель, скорость на выходе расхода и давления на выходе из двигателя. Значение этих все три переменные потока определяются конструкцией сопла ракеты.

Насадка – это относительно простое устройство, имеющее форму специальной формы. трубка, по которой проходят горячие газы.Ракеты обычно используйте фиксированную сходящуюся секцию, за которой следует фиксированная расходящаяся секция по конструкции форсунки. Эта конфигурация сопла называется сходящимся-расходящимся , или CD , соплом. В сопле ракеты CD горячий выхлоп выходит из камеры сгорания. и сходится к минимальной площади, или горловина, форсунка. Размер горловины выбирается дроссель поток и установить массовый расход через систему.Поток в горле звуковой, что означает число Маха равен единице в горле. Ниже горла, геометрия расходится, и поток изоэнтропически расширяется до сверхзвукового числа Маха, которое зависит от отношение площади выхода в горло. Расширение сверхзвукового потока приводит к увеличению статического давления и температуры. убывание от горла к выходу, так величина расширения также определяет выходное давление и температура.Температура на выходе определяет выход скорость звука, которая определяет выходная скорость. Скорость на выходе, давление и массовый расход через сопло определяет величина тяги, создаваемой соплом.

На этом слайде мы выводим уравнения, которые объясняют и описывают, почему сверхзвуковой поток ускоряется в расширяющемся сечении сопла а дозвуковой поток тормозится в расширяющемся канале. Мы начинаем с уравнение сохранения массы:

mdot = r * V * A = константа

где mdot — массовый расход, r — газ плотность, V – скорость газа, A – площадь поперечного сечения потока.Если мы различаем это уравнение, мы получаем:

V * A * dr + r * A * dV + r * V * dA = 0

разделите на (r * V * A), чтобы получить:

dr / r + dV / V + dA / A = 0

Теперь мы используем уравнение сохранения импульса:

г * V * dV = — dp

и отношение изоэнтропического потока:

дп/р = гам*др/р

где гам это отношение удельных теплоемкостей.2) * dV / V = ​​dr / r

используя определение Число Маха М = V/a .2 0) производит увеличение по скорости (dV > 0). Это прямо противоположно тому, что происходит дозвуковой. Почему большая разница? Потому что в сверхзвуковых (сжимаемых) течет, и плотность, и скорость меняются по мере изменения площади в целях экономии массы. Для дозвуковых (несжимаемых) течений плотность остается довольно постоянной, поэтому увеличение площади приводит к уменьшение скорости для сохранения массы. Но в сверхзвуковых потоках две смены; скорость и плотность.2) * dV/V = dr/r

говорит нам, что при M > 1 изменение плотности намного больше, чем изменение скорости. Чтобы сохранить как массу, так и импульс в сверхзвуковом поток, скорость увеличивается, а плотность уменьшается по мере того, как площадь повысился.

Были проведены исследования и проведены некоторые эксперименты на альтернативных конструкции форсунок. Пробковая насадка имеет сплошную поверхность вдоль центральной линии сопла и свободной поверхности снаружи.Форсунки с заглушками могут соответствовать выходному давлению на большем диапазоне полета. условиях, чем сопло CD, но, как правило, тяжелее, чем сопло CD. В двигателе aerospike использовалось прямоугольное плунжерное сопло и несколько камеры сгорания. Эти типы насадок все еще находятся в стадии исследования. фазы и еще не используются на коммерческих ракетах.

Большинство полномасштабных ракет используют выхлопное сопло ракеты как часть система стабилизации и контроля. Сопло может быть поворотным или карданный, перенаправить тягу вектор.Затем сила тяги может использоваться для маневрирования ракеты в полете.


Экскурсии с гидом
  • Ракетная тяга:
  • Силовая установка:

Деятельность:
Работа под давлением газа: класс 10-12

Связанные сайты:
Rocket Index
Rocket Home
Руководство для начинающих Home

Конструкция сопла

ПВРД, ГПВРД, а также ракеты все используют сопла для ускорения горячего выхлопа для производства тяга, как описано третий закон Ньютона движения.Величина тяги вырабатываемый двигателем, зависит от массовый расход через двигатель, скорость на выходе расхода и давления на выходе из двигателя. Значение этих все три параметра расхода определяются конструкцией сопла.

Насадка – это относительно простое устройство, имеющее форму специальной формы. трубка, по которой проходят горячие газы. ПВРД и ракеты обычно используйте фиксированную сходящуюся секцию, за которой следует фиксированная расходящаяся секция по конструкции форсунки. Эта конфигурация сопла называется сходящимся-расходящимся , или CD , соплом.В сопле CD горячий выхлоп выходит из камеры сгорания. и сходится к минимальной площади, или горловина, форсунка. Размер горловины выбирается дроссель поток и установить массовый расход через систему. Поток в горле звуковой, что означает число Маха равен единице в горле. Ниже горла, геометрия расходится, и поток изоэнтропически расширяется до сверхзвукового числа Маха, которое зависит от отношение площади выхода в горло.Расширение сверхзвукового потока приводит к увеличению статического давления и температуры. убывание от горла к выходу, так величина расширения также определяет выходное давление и температура. Температура на выходе определяет выход скорость звука, которая определяет выходная скорость. Скорость на выходе, давление и массовый расход через сопло определяют величина тяги, создаваемой соплом.

На этом слайде мы выводим уравнения, которые объясняют и описывают, почему сверхзвуковой поток ускоряется в расширяющемся сечении сопла а дозвуковой поток тормозится в расширяющемся канале.Мы начинаем с уравнение сохранения массы:

mdot = r * V * A = константа

где mdot — массовый расход, r — газ плотность, V – скорость газа, A – площадь поперечного сечения потока. Если мы различаем это уравнение, мы получаем:

V * A * dr + r * A * dV + r * V * dA = 0

разделите на (r * V * A), чтобы получить:

dr / r + dV / V + dA / A = 0

Теперь мы используем уравнение сохранения импульса:

г * V * dV = — dp

и отношение изоэнтропического потока:

дп/р = гам*др/р

где гам это отношение удельных теплоемкостей.2) * dV / V = ​​dr / r

говорит нам, что при M > 1 изменение плотности намного больше, чем изменение скорости.Чтобы сохранить как массу, так и импульс в сверхзвуковом поток, скорость увеличивается, а плотность уменьшается по мере того, как площадь повысился.


Виды деятельности:

Экскурсии с гидом

Навигация ..


Домашняя страница руководства для начинающих

Конструкция сопла – обзор

4.5.6.2.2 Конструкция сопла

Конструкция сопла является особенно сложной задачей при высоких числах Маха потока, поскольку неправильная конструкция, особенно вблизи горловины, может вызвать возмущения которые могут сливаться вокруг оси сопла.

Наилучший способ избежать таких проблем – использовать осесимметричное профилированное сопло, предназначенное для создания равномерного потока в выходной плоскости при номинальных условиях. Большинство частей форсунок, используемых в настоящее время, были разработаны до появления современных компьютеров и широкого использования решателей Навье-Стокса.

На первом этапе выполняется расчет методом характеристик с заданным числом Маха потока вдоль продольной оси сопла для получения желаемого изэнтропического контура сопла.Второй шаг состоит в расчете пограничного слоя, который будет развиваться на этой форме. Из этого расчета выводится толщина смещения δ 1 ( x ) (здесь x — продольная абсцисса). Эта толщина смещения затем добавляется к изэнтропическому сердечнику (увеличивая радиус), чтобы обеспечить первое приближение к реальной форме сопла. На этой новой форме выполняется еще один расчет пограничного слоя. Полученная таким образом новая толщина смещения вычитается из этой формы, что дает контур, очень близкий к исходной изоэнтропической форме.Процесс повторяется до тех пор, пока разница в радиусах не станет < 0,01 мм. Процесс обычно сходится за три итерации.

В конце этого процесса получают размеры, определяющие форму сопла. Для устранения мелких неровностей используются алгоритмы сглаживания. В то время как часть около горловины имеет положительную кривизну (вогнутая от потока), последняя часть сопла имеет отрицательную кривизну (вогнутая по направлению к потоку). Непрерывность профиля в окрестности точки перегиба обеспечивается синусоидальной интерполяционной функцией.

Для гиперзвукового сопла радиус горловины очень мал по сравнению с диаметром выходного отверстия. Например, в уже упоминавшейся здесь аэродинамической трубе Р5Ч радиус критического сечения равен r c = 5,279 × 10 −3 м при выходе из сопла D 0 = 0,355 м. Также следует отметить, что отношение ℜ/rc (ℜ — радиус контура меридиана, а 90 263 r 90 261 c 90 262 90 264 — радиус горла) часто достаточно велико, чтобы привести к очень постепенному расширению в первой части горла и избежать формирование ударных волн вдоль сопла (в установке Р5Ч это отношение равно 80).

Вышеупомянутая процедура дает превосходные результаты, что недавно было подтверждено апостериорными расчетами Навье-Стокса, выполненными на сопле R5Ch (Chanetz and Coët, 1993).

Конструкция сопла – обзор

8.07.1.3 Принцип работы пьезоэлектрических печатающих головок

В пьезоэлектрическом принтере DoD пьезокерамическая пластина изменяет свою толщину, если между ее противоположными поверхностями прикладывается электрическое поле. Затем в жидкости индуцируется волна давления, которая вызывает выброс капли из сопла. 48,49 Жидкость обычно задерживается на отверстии из-за поверхностного натяжения на границе раздела жидкость/воздух; следовательно, действие волны давления заключается в преодолении этого поверхностного натяжения и вытеснении потока жидкости из отверстия. Чтобы свести к минимуму внутреннюю энергию в жидкости, опять же из-за поверхностного натяжения жидкости, будут образовываться капли, которые выбрасываются из сопла. Типичные частоты повторения, то есть частоты печати, для принтеров DoD находятся в диапазоне 0,1–30 кГц, тогда как непрерывная струйная печать может достигать частоты 500 кГц 90 275 26 90 276 или даже до 1 МГц. 50

При установке напряжения пьезоэлектрический элемент, который обычно изготавливается из титаната цирконата свинца, расширяется ( Рисунок 6 ( a )) и волна давления распространяется в двух направлениях ( Рисунок 6 ( б )). При попадании в отверстие сопла волна давления сохраняется, так как она считается закрытым концом из-за малого диаметра по сравнению с диаметром трубы, а при достижении резервуара, выступающего в роли открытого конца, происходит инверсия ( Рисунок 6 ( c )). 48 В тот момент, когда обе волны давления достигают центра сопла, исполнительный механизм сжимается ( рис. 6 ( d )), что генерирует импульс сжатия, который распространяется в фазе и усиливает отраженную волну сжатия и подавляет возвращающаяся волна дилатации. Благодаря усиленной волне сжатия из отверстия сопла может выбрасываться капля ( рис. 6 ( e )). Распространение и отражение волн акустического давления зависят от конструкции печатающей головки, диаметра отверстия сопла и свойств материалов.Следовательно, желаемая суперпозиция обычно достигается за счет регулировки электрических сигналов, приводящих в действие пьезоэлектрический привод. 51

Рис. 6. Схематическое изображение распространения акустической волны через стеклянный капилляр, используемый в пьезоэлектрических устройствах DoD.

Адаптировано из Shin, D.-Y.; Грассия, П.; Дерби, Б. J. Acoust. соц. Являюсь. 2003 2003 , 114 , 1314. 51

Типичная форма волны — это так называемая «трапециевидная водительская волна», показана в рисунках 7 , 52 , что состоит из напряжения Rising T r , время выдержки t d и время падения напряжения t f .Для успешного выброса капли важно найти баланс между приложенным напряжением на пьезоэлементе и длительностью импульса. Последняя определяется как сумма t r и t d . Благодаря этому балансу можно найти несколько комбинаций с хорошим образованием капель.

Рис. 7. Типичная форма сигнала с настройками напряжения и длительности импульса.

Адаптировано из Shin, D.-Y.; Smith, P. J. J. Appl. физ. 2008 , 103 , 114905. 52

Индивидуальные настройки напряжения и длительности импульса, однако, оказывают большое влияние на каплю. Для выброса капли необходимо минимальное напряжение. Выше этого порогового значения напряжение оказывает линейное влияние на объем капли, как видно на рис. 8 . Пьезоэлектрическое смещение коррелирует с приложенным электрическим полем; большая амплитуда напряжения приводит к большим изменениям объема пьезоэлектрического элемента за то же время; следовательно, индуцируется большая волна давления, что приводит к большему объему выбрасываемых капель из-за более сильных ускорений жидкости.Однако причины линейного поведения неясны. 54

Рис. 8. Влияние амплитуды управляющего сигнала пьезоэлектрического привода на объем выбрасываемой капли. Данные для этиленгликоля, выдаваемого из сопла диаметром 70 мкм, при частоте 100 Гц и длительности импульса 42 мкс.

Перепечатано с разрешения Perelaer, J. Ph.D. диссертация, Эйндховенский технологический университет, Эйндховен, Нидерланды, 2009 г. 53

Ширина импульса показывает колебательное и более сложное поведение в зависимости от объема капли, как было сообщено Reis et al. 55 Частота — это скорость, с которой форма волны, изображенная на рис. 7 , повторяется и оказывает сильное влияние на скорость выбрасываемой капли. 56 Частота влияет на скорость акустической волны и, таким образом, также зависит от свойств жидкости, в частности от ее вязких свойств. 57 Очевидно, что при увеличении частоты через жидкую среду распространяется больше волн давления, что может вызвать возмущения, которые могут повлиять и на образование капель.

Довольно идеальное образование капель этиленгликоля показано в виде последовательности стробоскопических изображений на Рисунок 9 . Сначала из сопла выбрасывается жидкий столбик чернил, который сразу принимает сферическую форму за счет поверхностного натяжения жидкости. Жидкость остается прикрепленной к соплу жидкостной нитью, которая может образовывать вторичную нить, показанную на рис. 9 ( c ). Распад жидкой нити начинается с образования точки защемления позади первичной капли, за которой следует образование вторичных капель, также известных как сателлитные капли.Дренаж жидкости под давлением Лапласа из нити в капли в конечном итоге приводит к разрыву нити. 54 Сформированная капля-спутник имеет меньшую массу, чем основная капля, и, следовательно, имеет большую скорость. Поэтому спутник может сливаться с основной каплей, как показано на рис. 9 ( d ). После слияния двух капель вся капля колеблется и уравновешивается в стабильную каплю сферической формы, как показано на рисунке 9 ( г ).В Рисунок 9 ( c ) также можно наблюдать вторую нить, что указывает на высокую вязкоупругость. 58 Оптимальным поведением при распаде капли является баланс в отношении образования и распада замыкающих нитей.

Рисунок 9. Стробоскопические фотографии типичного образования капель этиленгликоля из сопла диаметром 70 мкм. Временной интервал между двумя изображениями составлял 50 мкс. Приложенное напряжение и длительность импульса составляли 120 В и 42 мкс соответственно. Масштабная линейка представляет 100 мкм.

Перепечатано с разрешения Perelaer, J. Ph.D. диссертация, Эйндховенский технологический университет, Эйндховен, Нидерланды, 2009 г. 53

Проблемой струйной печати Министерства обороны США является так называемая «проблема первой капли», часто обозначаемая как FDP. 59 Этот термин относится к первым нескольким каплям, выбрасываемым соплом, которые не постоянны после того, как сопло струйной струйной печати не работало. FDP в основном вызвано испарением чернил на кончике сопла. Количество испарения зависит от времени простоя форсунки.Для хорошо спроектированных коммерческих чернил и печатающих головок эта проблема сведена к минимуму. Однако во многих приложениях для струйной печати рабочими жидкостями являются макромолекулы, коллоидные суспензии и другие сложные жидкости. FDP может быть серьезным для этих жидкостей, свойства которых быстро меняются в зависимости от концентрации взвешенных материалов, и исследование поведения этих жидкостей при образовании капель DoD, а также при столкновении является сложной задачей. Одним из методов уменьшения FDP является генерация последовательности импульсов от внешнего генератора сигналов вместо одиночного импульса; следовательно, время простоя между двумя каплями является постоянным.

Столкновение и распространение капель было визуализировано исследователями с помощью высокоскоростной фотографии или вспышки. Разница между этими двумя методами заключается в том, что первый записывает большое количество кадров одного эксперимента, а второй представляет собой стробоскопический метод, при котором последовательность идентичных капель записывается и реконструируется путем слияния кадров нескольких идентичных событий. 60,61 Технологии фотосъемки со вспышкой требуют создания идентичных капель с точки зрения скорости, формы и объема.Было доказано, что капли, напечатанные струйной печатью, соответствуют этим требованиям. 55,62 Тем не менее, струйные принтеры почти не использовались в исследованиях воздействия и распространения, 63,64 и в основном использовались относительно большие капли порядка миллиметров. 65–68

Недавняя работа, выполненная Dong et al. описывает визуализацию струйных капель Министерства обороны США для более подробного рассмотрения FDP. 69 Сочетание импульсного лазера, низкоскоростной камеры устройства с зарядовой связью и генераторов сигналов позволяет создать систему визуализации, основанную на съемке со вспышкой, которая способна создавать четкие изображения с временным разрешением 200 нс и пространственным разрешением 0 .81 мкм пиксель  – 1  .

Чтобы количественно обсудить процесс образования капель DoD, положения нескольких репрезентативных точек в выбрасываемой жидкости можно построить в зависимости от времени, чтобы получить кривые образования капель DoD, как показано на Рисунок 10 . 62 Осевые расстояния точек 1–5 от среза сопла обозначены как от х 1 ( t ) до х 5 ( t ), соответственно, измеренные с 4 первое появление жидкости из сопла.Первоначально точка 1 представляет собой переднюю кромку жидкости, выбрасываемой из сопла, которая в дальнейшем становится вершиной первичной капли. Точка 2 – первая точка отсечки жидкости от наконечника сопла, а также хвост свободной жидкостной нити; его первое появление соответствует начальному времени распада t b1 . Точки 3 и 4 представляют собой нижние и верхние точки, полученные вторым отрывом, и кривые, связанные с этими точками, инициированные во время второго разрыва t b2 ; эти кривые образуют замкнутую петлю, если (в случае одиночной капли спутника) спутник рекомбинирует с основной каплей (как в случае рис. дискретное тело жидкости.В дальнейшем точка 3 становится хвостом первичной капли, а точка 4 — головкой вторичной свободной жидкостной нити или сателлита. Между точками 2 и 4 могут возникать дополнительные точки защемления. Точка 5 – кончик жидкости, выступающий из отверстия сопла за счет многократного отражения волны давления внутри красочной камеры.

Рис. 10. (a) Положения нескольких репрезентативных точек в выброшенной жидкости нанесены в зависимости от времени для получения кривых образования капель DoD. Стандартные отклонения положения составляют менее 1 мкм.(б) Несколько репрезентативных точек во время эволюции выброшенной жидкости.

Перепечатано с разрешения Dong, H.; Карр, В .; Моррис, Дж. Ф. Phys. Жидкости 2006 , 18 , 072102. 62 Copyright 2010 Американский институт физики.

Рисунок 10 ( a ) можно использовать для расчета параметров, связанных с образованием капель. К этим параметрам относятся скорость движения этих репрезентативных точек в различных положениях, скорость основной капли и сателлитов, длина и время отрыва жидкостной нити от среза сопла, время распада жидкостной нити на сателлиты и первичную каплю, размеры первичной капли и сателлитов, частоты колебаний капель и продолжительности жизни сателлитов.

Варианты конструкции звукового сопла

| Flow Systems Inc.

Sonic Nozzles также известны как «Critical Flow Venturis» или «Critical Flow Nozzles»

Компания Flow Systems разрабатывает и производит звуковые сопла в соответствии со стандартами ASME и ISO. Геометрия такова, что газ разгоняется по дугообразному сужающемуся участку, а затем расширяется по коническому расширяющемуся участку, предназначенному для восстановления давления. В горловине или точке минимальной площади звукового сопла скорость газа становится равной скорости звука.В этот момент скорость газа максимальна, а массовый расход зависит от давления на входе, температуры на входе и типа газа. Для получения дополнительной информации о конструкции и характеристиках звуковых форсунок производства Flow Systems см. схемы звуковых форсунок и диаграммы производительности.
Рис. 1 Критический поток Вентури с тороидальной горловиной по ASME / ISO. Примечание 1: ±0,0003″ для 0,0039″ <= d <= 0,016″, ±0,0005″ для 0,022″ <= d <= 0,707″, ±0,001 для d > 0,707″
Размер
Компания

Flow Systems подберет размеры звуковых форсунок в соответствии с требованиями каждого приложения.Диаметр горловины предлагается от 0,004 дюйма и больше. Допуски на диаметр горловины составляют; ±0,0003″ для 0,0039″ <= d <= 0,016″, ±0,0005″ для 0,022″ <= d <= 0,707″, ±0,001 для d > 0,707″.

В настоящее время самые большие звуковые насадки, которые мы производили, имели диаметр горловины 14,6 дюйма. Некоторые стандартные размеры доступны для немедленной отправки с калибровкой или без нее. См. диаграммы, показывающие расчетные характеристики массового расхода для стандартных размеров сопел Sonic.


Торцевые соединения
Форсунки

Sonic могут быть сконфигурированы практически с любым требуемым соединением, таким как раструб «AN», NPT, фланец ANSI, Swagelok, VCO, VCR, CPV, под сварку встык или под приварку.Заказные фланцы с кольцевыми уплотнениями (с V-образными зажимами или без них) также доступны по запросу. Счетчики вставного типа предназначены для установки между фланцами и доступны по более низкой цене.


Материал конструкции

Обычно рекомендуется нержавеющая сталь серии 300, однако могут использоваться и другие материалы, такие как алюминий, углеродистая сталь и поддающиеся механической обработке пластмассы.


Опции диффузора

Расширяющаяся часть звуковых форсунок от Flow Systems предназначена для максимального восстановления давления и экономии.Наша стандартная геометрия диффузора имеет длину 7 диаметров горловины с половинным углом 4 градуса для диаметров горловины более 0,177 дюйма. Диффузор с половинным углом 3° и диаметром 10 используется для сопел с диаметром горловины от 0,044 до 0,177 дюйма, а диффузор с диаметром 15 и геометрией половинного угла 3° используется для сопел с диаметром горловины от 0,016 до 0,031 дюйма. Небольшие сопла с диаметром горловины от 0,0039 до 0,016 дюйма имеют геометрию диффузора, равную 1 диаметру горловины в длину с половинным углом 3 градуса.Пользовательская геометрия может быть указана конечным пользователем.

Сопло Sonic с диаметром горловины 14,6 дюйма


Измерительные трубки

Впускная и выпускная секции доступны для предоставления пользователям полного расходомера. Впускные секции, разработанные с учетом требований к прямолинейным трубопроводам, расположенным выше по течению, также содержат отводы для измерения давления и температуры. Также предлагаются несколько или дополнительные краны, пьезометрические кольца для усреднения давления и кондиционеры потока.Стандартные входная и выходная секции, имеющиеся на складе для немедленной отгрузки, совместимы со стандартными звуковыми соплами Flow Systems.


Фланец диаметром 30″ с соплом Sonic 21–1″

Обратное проектирование сопла с использованием сверточной нейронной сети

  • [1] Маршалл А., Гупта А., Лавель Т. и Льюис М., «Критические вопросы моделирования TBCC», 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Конференция и выставка , документ AIAA 2004-3827, июль 2004 г.https://doi.org/10.2514/6.2004-3827

  • [2] Булман М. и Зибенхаар А., «Двигатель с комбинированным циклом: инновации Aerojet для практических гиперзвуковых транспортных средств», 17-я Международная конференция AIAA по космическим самолетам и гиперзвуковым системам and Technologies Conference , Документ AIAA 2011-2397, апрель 2011 г. https://doi.org/10.2514/6.2011-2397

  • [3] Широчак Д. и Смит Х., «Обзор проблем проектирования, характерных для Гиперзвуковые летательные аппараты», Progress in Aerospace Sciences , Vol.84, июль 2016 г., стр. 1–28. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2016.04.001

  • [4] Heiser WH и Pratt DT, Hypersonic Airbreathing Propulsion , AIAA Education Series, AIAA, Washington, DC, 1994, стр. 38–39.

  • [5] Ju S., Yan C., Wang X., Qin Y. and Ye Z., «Влияние параметров добавочной энергии на характеристики сопла ГПВРД на основе метода дисперсионного анализа», Aerospace Science and Technology , Том. 70, август 2017 г., стр.511–519. https://doi.org/10.1016/j.ast.2017.08.033

  • [6] Эдвардс С., Смолл В., Вейднер Дж. и Джонстон П., «Исследования методов интеграции ГПВРД/плана для гиперзвуковых Самолет», 13th Aerospace Sciences Meeting , документ AIAA 1975-0058, январь 1975 г. и Сонг Г., «Методология обратного проектирования сопла с одной расширительной рампой для ГПВРД», Aerospace Science and Technology , Vol.92, сентябрь 2019 г., стр. 9–19. https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.05.054

  • [8] Никерсон Г., Данн С. и Мигдал Д., «Оптимизированные сверхзвуковые выхлопные сопла для гиперзвуковых двигателей», 24th Joint Propulsion Conference , AIAA Paper 1988-3161, июль 1988 г. https://doi.org/10.2514/6.1988-3161

  • [9] Mo J., Xu J., Quan Z., Yu K. и Lv Z. ., «Проектирование и испытание на холодную текучесть сопла ГПВРД с неравномерным впуском», Acta Astronautica , Vol.108, март 2015 г., стр. 92–105. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2014.12.005

  • [10] Lu X., Yue L., Xiao Y., Chen L. и Chang X., «Конструкция сопла ГПВРД с использованием Streamline Tracing Technique», 16-я Международная конференция AIAA/DLR/DGLR по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям , документ AIAA 2009-7248, октябрь 2009 г. https://doi.org/10.2514/6.2009-7248

  • [11] Тан Л., Сюй Дж., Мо Дж., Ю К. и Ци В., «Обратный расчет и экспериментальная проверка сопла с одной рампой расширения на основе заданного распределения давления на стенке», Journal of Propulsion Technology , Vol. .37, декабрь 2016 г., стр. 26–32 (на китайском языке). https://doi.org/10.13675/j.cnki.tjjs.2016.12.004

  • [12] Чжан К.И., «Прогресс в исследованиях гиперзвукового воздухозаборника с обратной конструкцией на основе системы криволинейного ударного сжатия», 20-я Международная космическая ассоциация AIAA Конференция по самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям , документ AIAA 2015-3647, июль 2015 г. https://doi.org/10.2514/6.2015-3647

  • [13] Ю К., Сюй Дж., Тан Л. и Мо Дж., «Обратный расчет искажения на входе с использованием метода характеристик для исследований ГПВРД с прямым соединением», Aerospace Science and Technology , Vol.46, октябрь 2015 г., стр. 351–359. https://doi.org/10.1016/j.ast.2015.08.003

  • [14] Ю К., Чен Ю., Хуанг С. и Сюй Дж., «Метод обратного расчета сопла ГПВРД на основе максимальной Теория тяги», Acta Astronautica , Vol. 166, октябрь 2019 г., стр. 162–171. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.10.024

  • [15] Волкан Пехливаноглу Ю., «Эффективные ускорители для PSO в обратной конструкции многоэлементных аэродинамических профилей», Aerospace Science and Technology , Том.91, май 2019 г., стр. 110–121. https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.05.028

  • [16] Хан С.-К., Сонг В.-П., Хан З.-Х., Ли С.-Б. . и Лин Ю.-Ф., «Гибридный метод обратного/оптимизирующего проектирования для жестких аэродинамических поверхностей соосного ротора с учетом обратного потока», Aerospace Science and Technology , Vol. 95, октябрь 2019 г., документ 105488. https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.105488

  • [17] Гош А.К., Райсингхани С.К. и Дехури С.К., «Моделирование характеристик артиллерийского снаряда с использованием нейронных сетей». Сети», Journal of Spacecraft and Rockets , Vol.39, № 3, 2002. С. 470–472. https://doi.org/10.2514/2.3832

  • [18] Пак К.Дж., Ю Дж., Ли С., Нам Дж., Ким Х., Ли Дж., Ро Т.-С., Йо Дж.Дж. , Ким С. и Шин С., «Оптимизация аккумулятора Pogo на основе мультифизики жидкостных ракет и нейронных сетей», Journal of Spacecraft and Rockets , Vol. 57, № 4, 2020. С. 809–822. https://doi.org/10.2514/1.A34769

  • [19] Секар В., Чжан М., Шу С. и Кху Б.С., «Обратное проектирование аэродинамического профиля с использованием глубокой сверточной нейронной сети», AIAA Журнал , Том.57, № 3, 2019. С. 993–1003. https://doi.org/10.2514/1.J057894

  • [20] Ван С., Ван С., Тао Дж., Сунь Г. и Мао Дж., «Модель обратного проектирования на основе PCA-ANN устойчивости подъемной силы для подъемного устройства, Aerospace Science and Technology , Vol. 81, октябрь 2018 г., стр. 272–283. https://doi.org/10.1016/j.ast.2018.08.019

  • [21] Zhu Y., Ju Y. and Zhang C., «Правильная ортогональная декомпозиция с помощью обратного метода оптимизации конструкции аэродинамического профиля каскада компрессора , Аэрокосмическая наука и техника , Vol.105, июнь 2020 г., документ 105955. https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.105955

  • [22] Thompson HD and Murthy SNB, «Design of Optimized Three-Dimensional Nozzles», Journal of Spacecraft и Ракеты , Том. 3, № 9, 1966, стр. 1384–1393. https://doi.org/10.2514/3.28664

  • [23] Ju S., Yan C., Wang X., Qin Y. and Ye Z., «Оптимизация проектирования распределения энергии на одном сопле расширительной рампы, Acta Astronautica , Vol. 140, сент.2017, стр. 351–361. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.09.004

  • [24] Наир В. и Хинтон Г.Э., «Выпрямленные линейные единицы улучшают ограниченные машины Больцмана», Представлено на 27-й Международной конференции по международным Конференция по машинному обучению , Omnipress, Мэдисон, Висконсин, 2010 г., стр. 807–814.

  • [25] Сривастава Н., Хинтон Г., Крижевский А., Суцкевер И. и Салахутдинов Р., «Выпадение: простой способ предотвратить переобучение нейронных сетей», Journal of Machine Learning Research , Vol. .15 июня 2014 г., стр. 1929–1958.

  • [26] Абади М., «TensorFlow: крупномасштабное машинное обучение в гетерогенных распределенных системах», arXiv: 1603.04467 [cs], 2016.

  • [27] Кингма Д.П. и Ба Дж., «Адам : A Method for Stochastic Optimization», arXiv:1412.6980 [cs], 2017.

  • [28] Bergstra J., Yamins D. and Cox DD, «Making a Science of Model Search», arXiv:1209.5111 [cs] , 2012.

  • [29] Бэр Э.А. и Капоне Ф.J., «Статические внутренние характеристики сужающихся сопел с одинарной рампой расширения с различными комбинациями внутренних геометрических параметров», NASA TM-4112, 1989.

  • [30] Bengio Y., «Практические рекомендации по градиентному обучению глубокой архитектуры», Neural Networks: Tricks of the Trade , под редакцией Монтавона Г., Орра Г.Б. и Мюллера К.-Р., Springer, Берлин, 2012, стр. 437–478. https://doi.org/10.1007/978-3-642-35289-8_26

  • Проектирование двойного параболического сверхзвукового сопла и оценка эффективности экспериментальными и численными методами

    Аннотация

    Назначение

    Целью данной статьи является разработка двойного параболического сопла и сравнение характеристик с обычными конструкциями сопла.

    Дизайн/методология/подход

    Диаметр горловины и длина расхождения конических, раструбных и двойных параболических сопел оставлены одинаковыми для сравнения. Двойное параболическое сопло спроектировано таким образом, что максимальный наклон расходящейся кривой принимается равным одной трети угла Прандтля-Мейера (ПМ). Исследования проводились при коэффициенте давления в сопле (NPR) 5, а также при расчетных условиях (NPR = 3.7). Были проведены экспериментальные измерения для всех трех конфигураций сопла и проведено сравнение рабочих параметров. Численное моделирование также проводилось в двумерной вычислительной области, включающей решатель на основе плотности с уравнениями RANS и моделью турбулентности SST k-ω.

    Находки

    Было обнаружено, что численные прогнозы находятся в разумном согласии с измеренными экспериментальными значениями.Увеличение тяги наблюдалось для двойного параболического сопла по сравнению с коническим и колоколообразным соплами.

    Ограничения/последствия исследования

    Несмотря на то, что настоящее численное моделирование позволяло достаточно хорошо предсказать параметры ударной ячейки, ударные колебания не были зафиксированы.

    Практические последствия

    Конструкция двойного параболического сопла имеет огромное практическое значение, поскольку небольшое увеличение тяги может привести к значительному увеличению полезной нагрузки.

    Социальные последствия

    Видно, что тяга, развиваемая двойным параболическим соплом, выше, чем у обычных сопел с лучшей экономией топлива.

    Оригинальность/ценность

    Общая производительность двойного параболического сопла лучше, чем конических и раструбных сопла при одинаковом диаметре и длине горловины.

    Ключевые слова

    Цитата

    А.К., М. и П.С., Т. (2020), «Проектирование двойного параболического сверхзвукового сопла и оценка характеристик экспериментальными и численными методами», Авиатехника и аэрокосмическая техника , Vol. 91 № 1, стр. 145-156. https://doi.org/10.1108/AEAT-12-2017-0275

    Издатель

    :

    Изумруд Паблишинг Лимитед

    Авторские права © 2018, Изумруд Паблишинг Лимитед

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.