ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК F23D14/16 F24C3/04 

Изобретение относится к газогорелочным устройствам, используемым для получения газового пламени, создающего эффект сжигания твердого топлива.

При некоторых известных газовых пламенах, создающих эффект сжигания твердого топлива, одна или более горелок, сжигающих смешанный с воздухом газ, обеспечивают основное тепло и жар, и эти горелки или несколько находящихся ниже горелок, сжигающих смешанный с воздухом или чистый газ, обеспечивают тонкие пламена, которые добавляют пламени визуальный эффект, но мало тепла. Такой тип известного устройства требует селективного управления различными горелками, чтобы обеспечить оптимальный результат в отношении тепловой производительности и визуального эффекта, чтобы избежать плохого сжигания и образования сажи, которое может иметь место. Однако таким известным пламенам присуща склонность к образованию сажи и плохому сжиганию из-за столкновения пламен с имитирующими твердое топливо элементами, под которыми обычно располагаются горелки. Обычно эти известные пламена используются с теплообменником, а продукты сгорания, которые должны быть удалены, выводятся через дымоход. В случае чисто декоративного пламени продукты сгорания сразу же удаляются через дымоход.

Целью изобретения является создание простого, но высокоэффективного газогорелочного устройства, которое может обеспечить визуальный эффект при хорошем сжигании, позволяющий использовать его в устройствах вентилируемого и невентилируемого типа.

Согласно изобретению предложено горелочное устройство, содержащее газовую инжекционную горелку с огневыми отверстиями в плоскости ее выходного среза, причем горелка расположена вдоль оси камеры сгорания, снабженной отверстиями для подачи вторичного воздуха в ее входном участке и излучающей насадкой в ее выходном участке. С целью повышения эффективности сгорания и улучшения наглядного моделирования горения реального твердого топлива горелка расположена непосредственно под насадкой, и отверстия для подачи вторичного воздуха в камеру сгорания выполнены ниже уровня расположения огневых отверстий горелки, причем насадка выполнена в виде керамического блока с элементами, моделирующими твердое топливо, распределенными по его поверхности, и отверстиями между по меньшей мере некоторыми из указанных элементов для прохода пламени и сгораемых газов и смешивания последних с воздухом над насадкой для способствования полному сгоранию снаружи камеры сгорания.

Горелка представляет собой стандартную газовую горелку щелевидного типа с предварительным смешением, предназначенную для создания желтых заостренных пламен, т. е. количество первичного воздуха недостаточно для осуществления полного сжигания. Камера сгорания представляет собой прямоугольный открытый сверху кожух с рядом горелок в основании кожуха, а имитирующая эффект сжигания твердого топлива конструкция, изготовленная, например, из керамического материала с упомянутыми отверстиями, расположенными между топливными элементами, закрывает верх камеры сгорания. Входные отверстия для вторичного воздуха располагаются предпочтительно в основании камеры сгорания ниже уровня выходных каналов горелки и устроены таким образом, чтобы обеспечивать недостаточное количество воздуха для осуществления полного сжигания, но достаточное количество воздуха, чтобы обеспечить сгорание газов в камере сгорания в пламенах, которые являются достаточно горячими, чтобы нагреть имитирующую эффект твердого топлива конструкцию до температуры, при которой сажеобразование, т.е. отложение углерода из-за столкновения пламен с имитирующей эффект твердого топлива конструкцией является минимальным. Избыток вторичного воздуха может привести к получению желтых, образующих сажу пламен ниже имитирующей эффект сжигания твердого топлива конструкции. Сбалансированное количество первичного и вторичного воздуха достаточно для создания пламен, которые достаточно горячи, чтобы сделать имитирующую твердое топливо конструкцию раскаленной. Предпочтительно отверстия в имитирующей твердое топливо конструкции имеют такой размер, который приводит к тому, что камера сгорания заполняется продуктами сгорания и обратный воздушный поток на краях отверстий является минимальным. Таким образом, когда продукты сгорания проходят через отверстия в имитирующей эффект твердого топлива конструкции, они перемешиваются с окружающим воздухом, и горение завершается с получением желтого пламени. Поскольку окончательное сгорание происходит в свободном воздухе и пламена не наталкиваются на какие-либо препятствия, сжигание дает наилучшие результаты. Поэтому дымоход может быть или не быть предусмотрен или даже необходим. Кроме того, если это желательно, может быть установлен теплообменник.

Для обеспечения воспламенения может быть установлена пилотная или запальная система в камере сгорания или вблизи нее. Кроме того, в то время как одиночная горелка позволяет газовому потоку поворачиваться вниз при очень низких уровнях, горелка двойного типа или две либо более горелок могут быть установлены альтернативно.

Горелочное устройство, соответствующее изобретению, может таким образом обеспечить визуальный эффект без пеpвостепенной необходимости в дымоходе. Изобретение может с успехом использоваться, например, в портативном, кабинетном нагревателе, работающем на баллонном газе.

На фиг. 1 и 2 схематически представлено поперечное сечение предлагаемого устройства (предпочтительный вариант).

Предлагаемое устройство содержит горелочное устройство 1, имеющее щелевидную горелку 3, которая устроена таким образом, чтобы сжигать газ, смешанный с первичным количеством воздуха, в прямоугольной, имеющей вид кожуха камере сгорания 5. Щелевидная горелка 3 представляет собой вытянутую, имеющую вид полосы горелку с размещенными выходными отверстиями 3а, главным образом на горизонтальной верхней поверхности 3в горелки. Камера сгорания 5 изготавливается из металла и имеет открытую верхнюю часть, которая закрывается сверху имитирующей эффект твердого топлива конструкцией 7, которая изготавливается из керамического материала и имеет ряд отверстий 13 между имитирующими топливо элементами 15. С другой стороны, камера сгорания может быть полностью изготовлена из керамического материала. Горелка 3 располагается в основании 9 камеры сгорания 5 непосредственно под имитирующей эффект твердого топлива конструкцией 7. В другом случае, может быть установлен ряд горелок в нижней области 9 камеры сгорания 5 ниже уровня входных отверстий 11, чтобы обеспечить возможность подвода определенного количества вторичного воздуха в камеру сгорания 5.

Горелка 3 устроена таким образом, что газ, который сгорает, смешан с количеством первичного воздуха, которого недостаточно, чтобы осуществить полное сжигание, т. е. количество первичного воздуха достаточно только для того, чтобы получить желтые заостренные пламена, когда создающая эффект топлива конструкция 7 еще не располагается. Количество вторичного воздуха, которое вводится в камеру сгорания 5 через входные отверстия 11, хотя и недостаточно для полного сжигания, но достаточно, чтобы обеспечить сгорание газов в камере сгорания 5 в виде пламен, которые являются достаточно горячими, чтобы нагреть имитирующую эффект твердого топлива конструкцию 7 до температуры, при которой сажеобразование при наталкивании пламен на имитирующую эффект твердого топлива конструкцию 7 является минимальным. Продукты сгорания проходят через отверстия 13 и в имитирующей эффект твердого топлива конструкции 7, причем отверстия 13 имеют такой размер, что камера сгорания 5 заполняется продуктами сгорания, и обратный воздушный поток вокруг краев отверстий 13 является минимальным. Когда продукты сгорания проходят через отверстия 13, они перемешиваются с окружающим воздухом, и при этом сгорание завершается с получением желтого пламени. Когда окончательное сжигание осуществляется в свободном воздухе, и пламена не наталкиваются на какие-либо препятствия, сгорание является наилучшим. Поэтому нет неизбежной необходимости в дымоходе или дымовой трубе.

Имитирующая эффект твердого топлива конструкция 7 нагревается таким образом племенами в камере сгорания и действует как радиационный нагреватель, а горячие газы, проходящие через отверстия 13, заставляют края отверстия 13 становиться нагретыми достаточно для того, чтобы раскалиться докрасна, как при реальном огне, причем желтые пламена, полученные при полном сжигании в окружающей атмосфере, дают прибавку как к визуальному эффекту, так и к тепловой производительности.

Имитирующая твердое топливо конструкция 7 может изготавливаться в виде множества горизонтальных поверхностей и сегментов из материала типа керамики или комбинации металла и керамики, либо это может быть полностью металлическая конструкция. Она может быть устроена таким образом, чтобы изменять характеристики горения для изменения цвета пламени и его формы вместе с изменениями камеры сгорания 5, которая может быть изготовлена из материалов иных, чем металл. Чтобы обеспечить воспламенение, воспламенитель 17 в виде пилотной или запальной системы может быть расположен в камере сгорания 5.

Таким образом, предлагаемое горелочное устройство дает визуальный эффект без необходимости предварительного обеспечения дымохода или дымовой трубы.

Использование: для получения газового пламени, создающего эффект сжигания твердого топлива. Сущность изобретения: горелочное устройство содержит газовую инжекционную горелку 3 с огневыми отверстиями в плоскости ее выходного среза, причем горелка 3 расположена вдоль оси камеры сгорания 5, снабженной отверстиями 11 для подачи вторичного воздуха в ее входном участке и излучающей насадкой 7 в ее выходном участке. Чтобы увеличить эфективность сгорания и улучшить наглядное моделирование горения реального твердого топлива, горелка 3 расположена непосредственно под насадкой 7 и отверстия 11 для подачи вторичного воздуха в камеру сгорания 5 выполнены ниже уровня, на котором расположены огневые отверстия горелки 3. Насадка 7 выполнена в форме керамического блока с элементами, моделирующими твердое топливо, распределенными по его поверхности, и с отверстиями 13, сквозь которые пламя и сгораемый газ может пройти и смешаться с воздухом над посадкой 7, чтобы способствовать полному сгоранию снаружи камеры сгорания 5. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее газовую инжекционную горелку с огневыми отверстиями в плоскости ее выходного среза, размещенную вдоль оси камеры сгорания, снабженной отверстиями для подачи вторичного воздуха в ее входном участке и излучающей насадкой в ее выходном участке, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сгорания и наглядности моделирования горения реального твердого топлива, горелка расположена непросредственно под насадкой и отверстия для подачи вторичного воздуха в камеру сгорания выполнены ниже уровня расположения огневых отверстий горелки, причем насадка выполнена в виде керамического блока с элементами, моделирующими твердое топливо, распределенными по его поверхности, и отверстиями между по крайней мере некоторыми из указанных элементов для прохода пламени и сгораемых газов и смешивания последних с воздухом над насадкой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера сгорания выполнена в виде прямоугольного короба. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что газовая горелка выполнена в виде трубчатого коллектора. 4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено запальником, размещенным в камере сгорания.