Форсунка

Форсунка, прибор для пульверизации жидкого топлива (главы, образом нефти) при сжигании его в распыленном состоянии.

Пульверизировать нефть можно 1) при помощи пара или сжатого воздуха и 2) заставляя вытекать нефть из узких отверстий под сильным давлением.

Форсунки  для пульверизации нефти при помощи пара или воздуха имеют почти все одинаковое устройство. В общих чертах оно (черт. 1) состоит в том, что нефть и пар (или воздух) приводятся по двум трубкам, А и В, выводные отверстия которых располагаются так друг относительно друга, чтобы вытекающий пар или воздух распылял нефть.

Такого рода приборы уже довольно давно употреблялись вследствие своей простоты, но действие их далеко не совершенное и не поддается правильной регулировке. Эти условия лучше соблюдены при более сложных конструкциях форсунок, отличающихся между собой не по основной идее, а главным образом деталями устройства. Форсунки  разделяются обыкновенно на форсунки с круглым и форсунки с прямоугольным (плоская щель) выходным отверстием. От вида отверстия, через которое выходит пар, зависит форма пламени. Если выходное отверстие для пара имеет круглое очертание, то нефть горит в виде конусообразного факела (форсунки — Шпаковского, Дундера, Уркгарта, Данилина, Крупке, Шухова, Вагнера, Ушакова, Эйдона). Наиболее типичной и распространенной форсункой с круглым выходным отверстием является форсунка Шухова (черт. 2). Нефть входит через отросток Н во внутреннее отверстие, пар — через отросток Р в кольцевое пространство. Внутренний стержень, снабженный маховичком В и винтовой нарезкой, служит для изменения размеров щели, из которой вытекает пар. Такого рода форсунки удобны для установки в жаровых трубах паровых котлов. Если же выходные отверстия форсунок имеют форму плоской щели, то пламя имеет вид веера (форсунки — Ленца, Нетыксы, Кауфмана, Нобель, «Кавказ и Меркурий»). Примером форсунок с плоской щелью является форсунка Ленца, спроектированная в 1879 г. (см. черт. 3). Прибор представляет трубку, разделенную продольной перегородкой В на две камеры; в верхнюю проводится нефть, в нижнюю пар. Регулирование притока их производится кранами, помещенными на питающих трубках и, кроме того, еще следующими приспособлениями: внутри камер проходят стержни а и а’ поддерживаемые подушками С и гайками сальников Н и F. Наружные концы стержней имеют головку квадратного сечения для гаечного ключа, внутренние же концы снабжены эксцентричными утолщениями d, входящими в призматические камни, которые скользят по пазу центральной перегородки в цилиндрических золотниках і j k h и i' j' k' h'. Поворачивая стержень а или а', заставим золотник передвигаться в вертикальном направлении и вместе с ним будем увеличивать или уменьшать площадь щели у h или h'.

Видоизменением форсунок с плоской щелью являются так называемые тарельчатые форсунки (Брандта, Бересенева). Бесшумная форсунка Иванова отличается от других форсунок устройством особой паровой камеры, из которой пар вытекает с сравнительно малым шумом — свойство весьма ценное в форсунках. При применении сжатого воздуха для распиливания нефти в форсунке Д'Алле нашел, что воздух пульверизирует нефть не хуже пара, и что температура горения при пульверизации воздухом выше, чем при пульверизации паром. Так как для получения сжатого воздуха необходимо иметь компрессор, удорожающий установку, то применение сжатого воздуха для пульверизации воздуха не имеет широкого распространения.

Относительно сравнительных достоинств пульверизации паром и воздухом заметим следующее. Паровая пульверизация самая простая по устройству. Но она расходует до 3 и далее 4% всего образующегося пара, и к потере теплоты, причиняемой этим, на морских судах присоединяется то неудобство, что убыль воды в котлах надо пополнять морской водой, так как пар форсунки в холодильник машины, конечно, не попадает и в котел не возвращается. При сжатом воздухе этого неудобства нет, но зато, если не имеется для иных целей компрессора, то приходится его заводить ради лишь   одних форсунок. Пульверизация под давлением, без пара и воздуха, дает самую сложную установку, с паровым и ручным (для растопки) насосами и воздушным колпаком.

Пульверизация нефти без помощи пара или сжатого воздуха производится форсунками Тентелевского завода  «Симплекс» и др. Форсунка Тентелевского завода (см. черт. 4) представляет конический насадок (сопло Кертинга), внутри которого  помещается стержень с винтовой нарезкой. Нефть, двигаясь под давлением около 3 атм. по винтовой поверхности, приходит во вращательное движение и выходя из насадка распыливается. Нефть подается насосом и перед вступлением в форсунку подогревается до 70—80° С.

В форсунках «Симплекс» нефть, под действием насоса, вытекает тонкой струйкой из узкого круглого отверстия, и, ударяясь в особое «зеркальце» (двускатное ребро), разбивается в мельчайшую пыль. Это устройство капризно, и струя легко сбивается с правильного пути.

Выгода форсунках «Симплекс» и всех других, где не пользуются паром, состоит в том, что расход пара на работу насоса составляет всего около 0,8% образующегося в котле от горения форсунки пара, тогда как при распыливании струей пара он примерно в десять раз больше, около 3% всего образующегося пара.

Форсунка  «Атом» (черт. 5) отличается от форсунки «Симплекс» формой наконечника, навинчиваемого на тело форсунки. Выходное отверстие закрыто пробкой, снабженной на внешней поверхности, прилегающей к коническому выходному отверстию, неглубокими канавками, направленными касательно к основанию отверстий; благодаря этому мазут получает движение касательное к центральному выпускному отверстию, обеспечивающее распыливание.

Форсунки  двигателей внутреннего сгорания по своему устройству имеют много общего с форсунками «Атом» и «Циклон». На черт. 6 представлена форсунка нефтяного двигателя. Форсунка  эта ввертывается в цилиндр двигателя или в коронку запального шара своим нижним концом, на котором имеется распылитель. Распылитель состоит из стального пустотелого цилиндра, снаружи снабженного винтовой нарезкой и имеющего в донышке маленькое отверстие, обращенное внутрь цилиндра двигателя. Внутри распылителя имеется цилиндр или конус (змеевик) с тремя винтовыми дорожками. Нефть подается насосом под большим давлением в форсунку, проходит нагнетательные клапаны А и В по винтовым дорожкам змеевика С устремляется через узкое отверстие распылителя. Большое давление заставляет нефть выходить с большой скоростью из распылителя в виде конуса, состоящего из мельчайших частиц нефти, напоминающих собой туман.

Устройство форсунки в двигателях Дизеля довольно разнообразно, и выработка хорошего распыливателя была одной из главных задач при конструировании и усовершенствовании двигателя. Наиболее известны форсунки Зульцера и «Атлас-Дизель».

А. Шершнев.