КАТАЛИТИЧЕСКОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА Российский патент 1996 года по МПК F23D14/18 

Изобретение относится к каталитическому нагревательному устройству для газообразного топлива.

Известны каталитические нагревательные устройства, содержащие камеру сгорания, имеющую заднюю стенку, через которую проходит канал подачи горючего газа, и в которой встроена передняя стенка, образованная пористым огнеупорным слоем, пропитанным окислительным катализатором, причем перед этой передней стенкой проходит отражатель, а кольцевой патрубок, соединенный с источником подачи воздуха, охватывает его периферию (1).

Преимущество устройства этого типа над устройствами нагрева только путем излучения заключается в уменьшении стратификации воздушных слоев путем принудительного смешивания продуктов горения с окружающим воздухом. Это смешивание оказывается возможным вследствие того, что каталитическая температура горения составляет порядка 600^oC и, следовательно, находится ниже порогового значения, начиная от которого происходит образование одноокиси углерода и NO_x, и, таким образом, нет необходимости в удалении газов горения, так как они не содержит токсичных продуктов. Тем не менее, комбинация конвекционного нагрева с каталитической горелкой этого типа требует использования вентилятора, каналов и патрубков распределения свежего воздуха для его смешивания с горячими газами горения.

Более конкретно, целью настоящего изобретения является предложение технического решения, которое позволяет снизить затраты на механическую обработку компонентов устройства, а также затраты на монтаж.

Для этой цели, предметом настоящего изобретения является каталитическое нагревательное устройство для газообразного топлива по п.1 формулы изобретения.

Сокращается до минимума число собираемых деталей, а также число крепежных деталей. Кроме того, как можно большее число деталей выполняется из профилей, требующих вследствие этого, минимум операций механической обработки. Следовательно, каталитическое нагревательное устройство, являющееся предметом изобретения, может изготавливаться по конкурентоспособной цене, несмотря на повышенную стоимость каталитической камеры сгорания, пористая огнеупорная подложка которой пропитывается платиной.

На прилагаемом чертеже, в качестве примера, схематически показана форма выполнения каталитического нагревательного устройства согласно настоящему изобретению.

Это нагревательное устройство содержит камеру сгорания 1, имеющую круглую заднюю стенку 2 из отштампованного алюминиевого листа, снабженную центральной трубчатой колонкой 3. Пористая огнеупорная подложка 4, например, слой керамических волокон пропитанных веществом, играющим роль окислительного катализатора, здесь платина, размещается вокруг центральной трубчатой колонки 3 и лежит на опорной сетке, удерживаемой кольцом 5, надетым на эту колонку. Периферия этой подложки 4, которая образует конус, опирается на кольцевую опорную поверхность 2а, выполненную на задней стенке 2. Это подложка прижимается к этой опорной поверхности 2а посредством кольца с прорезью 6, вставленного между отогнутым краем стенки 2 и опорной сеткой. Через заднюю стенку 2 проходит еще канал 7, соединенный через инжектор и электроклапан 8 с источником горючего газа (не показан на фигуре) такого, как пропан.

Эта камера устанавливается с помощью распорок 9 между двумя полукруглыми деталями, образованных двумя алюминиевыми изогнутыми профилями 10. Каждая распорка 9 имеет установочный выступ 9а, который загоняется в отверстие профиля 10. Как показано на фигуре, эти профили образуют, с одной стороны, отражатель 11, проходящий перед передней стенкой камеры сгорания 1, образованной огнеупорной пропитанной подложкой 4 катализатора, и, с другой стороны, край этого отражателя 11, который является смежным с остальной частью профиля 10, образует вместе с отогнутым краем задней стенки 2 камеры 1 кольцевой патрубок 12, размер которого определяется распорками 9. Для этой цели, толщина этих распорок уменьшается в направлении к кольцевому патрубку 12 для повышения скорости истечения.

Свободный край профиля 10 образует седло для круглой перегородки 13, в центре которой имеется отверстие 14, охваченное резьбовыми трубками 15 для крепления вентилятора 16.

Другой профиль 17, в форме кольца с прорезью, имеет край в форме кольцевой канавки 18, открытой во внутреннюю сторону, которая одновременно принимает свободный край профилей 10 и свободный край перегородки 13. Оба конца кольца с прорезью профиля 17 выдерживаются соединенными крепежными заклепками 19, образуя тип фланца, который удерживает вместе профили 10 и перегородку 13, а также камеру 1, благодаря промежуточным распоркам 9.

После сборки этих деталей, закрытый канал 20 соединяет кольцевой патрубок 12 с выходом вентилятора 16. Как отмечено, сечение этого канала постепенно уменьшается от центра к периферии, с целью повышения скорости воздуха. Винт 21 крепится гайкой 22 через перегородку 13. Этот винт 21 несет кронштейн 23 электронной схемы управления 24 устройством. Учитывая, что регулировка устройства выходит за рамки настоящего изобретения, для его понимания нет необходимости в представлении и описании этой электронной схемы.

Устройство, представленное в вышеприведенном описании, могло бы функционировать. Тем не менее, над отсеком питания и регулировки, размещенным внутри профиля 17, в качестве варианта предусматривается отсек фильтрования воздуха, с целью защиты от пыли вентилятора и регулятора.

Для этой цели, края профиля 17, противоположный краю, который служит крепежным фланцем благодаря своей кольцевой канавке 18, имеет периферийное седло 25, проходящее в наружную сторону и охваченное закраиной 26. В этом отсеке размещается фильтр, образованный двумя фильтрующими кольцевыми слоями 27, 28, соединенными своими соответствующими внутренними краями. Их наружные края разделены промежуточным кольцом 29 с отверстиями 30 для прохождения воздуха. Круглая сетка 31а размещается на кольцевом седле 25, а наружный край фильтрующего слоя 27 заключен между нижним краем промежуточного кольца 29 и этой сеткой 31а. Наружный край другого фильтрующего слоя 28 заключен между верхним краем промежуточного кольца и другой круглой сеткой 31в, размещенной в крышке 32. Зажимные клипсы 33 служат для упругого крепления крышки под седлом 25 профиля 17. Это расположение с двойным фильтрующим слоем позволяет пропускать воздух вверх и вниз, увеличивая, таким образом, поверхность фильтрования и, следовательно, срок службы фильтра. Воздух, проходящий через нижний слой, служит также для охлаждения электронных и механических компонентов, размещенных в отсеке, расположенном внутри профиля 17.

Горючий газ, который может непосредственно смешиваться или не смешиваться с воздухом, вводится в камеру сгорания 1 через канал 2. Предварительно огнеупорная подложка 4, пропитанная веществом, служащим окислительным катализатором, доводится до температуры, достаточной, чтобы происходила каталитическая реакция горючего газа. Для этой цели, не показанное на фигуре электрическое сопротивление может встраиваться в подложку 4 для ее нагрева. Одновременно, подаваемый вентилятором 16 свежий воздух, направляется через кольцевой патрубок 12 к поверхности огнеупорной подложки 4. Этот воздух может также служить для каталитической реакции в случае, когда горючий газ предварительно не смешивается с воздухом. Однако, воздух, выходящий из кольцевого патрубка 12, служит, в основном, для смешивания с горячими газами сгорания, для конвекционного нагрева, помимо нагрева излучением от раскаленного огнеупорного вещества. Этот воздух уже нагревается при циркуляции в канале 20 и также служит для охлаждения задней стороны камеры сгорания и для защиты, таким образом, отсека, расположенного внутри профиля 17 и содержащего органы регулирования и управления нагревательного устройства.

Как можно отметить, все элементы, составляющие устройство, крепятся с помощью четырех заклепок 19, удерживающих соединенными две кромки профилированного кольца с прорезью 17, а крышка удерживается несколькими клипсами 33, распределенными по ее окружности. Следовательно, исключительно упрощается сборка устройства и очень сокращается число собираемых деталей. За исключением задней стенки 2 камеры сгорания 1, перегородки 13 и крышки 32, все другие детали получены из экструдированных профилей, включая распорки 9. В этом плане, следует еще напомнить, что разрезают распорки 9 на толщину, соответствующую высоте установочного выступа 9а таким образом, что выступ имеет квадратное сечение, раскос которого только незначительно превышает диаметр отверстия, выполненного в профиле 10. Простой удар молотка позволяет вогнать выступ в это отверстие профиля 10 и, таким образом, удерживать его в заданном положении. Единственными, подлежащими выполнению, операциями механической обработки являются операции разрезания, просверливания и сгибания. Отмечено также, что вся задняя стенка 2 камеры сгорания проветривается свежим воздухом таким образом, что максимум теплоты рекуперируется и направляется в сторону передней стенки устройства, который обычно направляется вниз.

Использование: для нагрева излучением. Сущность изобретения: нагревательное каталитическое устройство для газообразного топлива содержит камеру 1 сгорания, имеющую заднюю стенку 2, через которую проходит канал подачи горючего газа, и в которой встроена передняя стенка, образованная пористой огнеупорной подложкой 4, пропитанной окислительным катализатором. Перед передней стенкой проходит отражатель 1, а кольцевой патрубок 12, соединенный с источником подачи воздуха охватывает его периферию. Отражатель 11 является смежным с кромкой патрубка 12, который выполняется между краем отражателя 11 и профилированным элементом 10, выполненным заодно с ним. Профилированный элемент 10 устанавливается вокруг периферии камеры 1 посредством промежуточных распорок 9. Свободный край профилированного элемента 10 имеет седло для приема перегородки 13, выполняющий вместе с задней стенкой камеры 1 сгорания канал питания патрубка 12. В центре перегородки 13 имеются отверстие и средства крепления вентилятора 16. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Каталитическое нагревательное устройство для газообразного топлива, содержащее камеру сгорания с передней стенкой в виде пористой огнеупорной подложки, пропитанной окислительным катализатором, встроенной в заднюю стенку камеры с проходящим через нее каналом подачи горючего газа, источник воздуха, включающий вентилятор, связанный со средствами подачи воздуха, охватывающими периферийную часть камеры для обдувания поверхности катализатора, и отражатель, примыкающий к средствам подачи воздуха, размещенный перед упомянутой камерой, причем отражатель и средства подачи воздуха образованы одной деталью, задний свободный край которой имеет седло для приема перегородки, обрамляющей вместе с задней стенкой упомянутой выше камеры канал питания воздухом средств подачи воздуха, причем перегородка выполнена в центре с отверстием для прохода воздуха и снабжена средствами для крепления вентилятора, отличающееся тем, что деталь отражателя и средства подачи воздуха выполнены в виде элемента, профилированного методом экструзии, установленного по периферии камеры сгорания с помощью промежуточных распорок для образования сплошной кольцевой щели для воздуха на выходе канала питания в зоне между отражателем и остальной частью указанного элемента, причем перегородка закреплена в седле этого элемента с помощью фланца с кольцевой канавкой, охватывающей седло и край перегородки для их скрепления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент, профилированный методом экструзии, выполнен из двух частей, окружающих каждую половину периметра камеры и скрепленных между собой с помощью упомянутого фланца. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фланец выполнен в виде обечайки, охватывающей пространство, расположенное сзади перегородки. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что обечайка выполнена на верхнем крае с отогнутым к периферии седлом с закраиной, на котором дополнительно установлено кольцо с отверстиями для подсоса воздуха, перекрытое сверху крышкой. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит фильтр, образованный двумя кольцевыми слоями, скрепленными между собой краями со стороны их внутреннего периметра, а наружные края этих слоев зажаты соответственно один между седлом обечайки и краем кольца, а другой другим краем последнего и крышкой. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что между фильтром и обечайкой дополнительно установлена сетка, зажатая периферийным краем между седлом обечайки и соответствующим слоем фильтра. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что крышка скреплена с помощью дополнительно установленных клипс с седлом обечайки путем взаимодействия этих клипс с закраиной седла. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перегородка со стороны, противоположной передней стенки камеры, снабжена опорой для крепления блока регулирования устройства. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в элементе, профилированном методом экструзии, выполнено отверстие в зоне одной из профилированных распорок, которая снабжена установочным выступом квадратного сечения, заведенным в указанное отверстие и выполненным с раскосым профилем, причем габарит квадратного сечения выступа несколько превышает проходное сечение указанного отверстия.