МНОГОФАКЕЛЬНАЯ ИНЖЕКЦИОННАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 2000 года по МПК F23D14/04 

Изобретение относится к инжекционным горелкам для сжигания газообразного топлива в бытовых котлах, аппаратах и других агрегатах для нагрева теплоносителя.

Известны газовые горелки типа АГУК, содержащие трубчатый насадок, подключенный к источнику газовоздушной смеси, в которой насадок имеет два ряда круглых огневых отверстий, выполненных группами или щелевыми отверстиями, расположенными по периферии трубчатого насадка вдоль оси. Известны конструкции инжекционных горелок типа АГУ ТУ 4858-012-05764432-93 с трубчатыми насадками, у которых щелевые отверстия расположены в один ряд поперек оси насадок с сечением сегмента и шириной, не превышающей критический размер по проскоку и отрыву пламени. Горелка оснащена блок-краном и термодатчиком мембранного типа с широким диапазоном рабочего регулирования мощности (патент N 2100704, F 23 N 5/24 от 23.05.95 г.).

Недостатком вышеназванных инжекционных горелок является низкая эффективность сжигания газа за счет изменяющихся условий формирования газовоздушной смеси при уменьшении расхода газа и большая длина факелов, что увеличивает потери тепла с уходящими газами.

Известна также многофакельная инжекционная горелка (а.с. 1769795, F 23 D 14/04 от 18.02.91 г.) для сжигания природного газа, в которой щелевые отверстия выполнены с чечевиднообразным поперечным сечением и расположены друг против друга поперек оси трубчатого насадка в торцах канавок, выполненных на его боковой поверхности. Последние повышают КПД теплового агрегата за счет турбулизации газовоздушного потока, а также устойчивость работы горелки при минимальных расходах газа, однако, технологически сложны в исполнении.

Известны конструкции термодатчика инжекционных горелок типа АГУ и АГУК, в которых термодатчик запальной горелки выполнен в виде плоской пластины, прутка или трубы из материала с высоким коэффициентом линейного расширения при нагреве, установлен над огневыми отверстиями запальной горелки и кинематически рычагом связан с пусковой кнопкой газового клапана. При погасании запальной горелки рычаг съезжает с пусковой кнопки газового клапана и блокирует подачу газа.

К недостаткам следует отнести большую инерционность срабатывания автоматики безопасности при отсутствии тяги в дымоходе из-за медленного остывания термопластины при погасании запальной горелки. При нагреве термодатчик теряет продольную жесткость, в результате чего сбивается настройка автоматики.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества сжигания газа за счет улучшения доступа вторичного воздуха к основанию факела огневой струи, истекающей через щели насадка, а также повышение надежности работы автоматики, безопасности инжекционной горелки при погасании запальной горелки и отсутствии тяги в дымоходе.

Поставленная цель достигается тем, что в многофакельной инжекционной горелке, содержащей снабженный щелевыми отверстиями трубчатый насадок, подключенный к источнику газовоздушной смеси, щелевые отверстия выполнены шириной, не превышающей критический размер по проскоку и отрыву пламени, и расположены поперек трубчатого насадка в шахматном порядке под углом друг к другу. Для исключения пульсации инжекционной горелки при работе на минимальных расходах газа и увеличения коэффициента рабочего регулирования терморегулятор снабжен отсекателем газа, выполненном в виде сферической лепестковой пружины, установленной в корпусе терморегулятора оппозиционно подвижному клапану через мембрану.

Срабатывание сферической лепестковой пружины отсекателя газа происходит при достижении теплоносителем заданной температуры за счет давления сильфона термодатчика на сферическую поверхность пружины, которая щелчковым нажатием лепестков на мембрану терморегулятора перекрывает подачу газа на основную горелку. При падении температуры теплоносителя на 8-10^oC лепестковая пружина щелчком возвращается в исходное положение, создавая зазор между мембраной и подвижными клапаном для прохода газа к огневым отверстиям насадок. Повышение чувствительности термодатчика и надежности работы автоматики при погасании запальной горелки и отсутствии тяги в дымоходе достигаются приданием пластинки термодатчика V-образной формы с соотношением толщины к ширине более 40.

Заявленная многофакельная инжекционная горелка отличается от известных тем, что трубчатый насадок горелки снабжен двумя рядами щелевых отверстий, не превышающих шириной критический размер по проскоку и отрыву пламени и расположенных поперек оси трубчатого насадка в шахматном порядке под углом друг к другу.

Терморегулятор горелки снабжен отсекателем газа, выполненным в виде сферической лепестковой пружины, установленной в корпусе терморегулятора оппозиционно подвижному клапану через мембрану.

Термодатчик запальной горелки выполнен в виде пластины V-образной формы с соотношением ширины и толщины более 40.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция инжекционной горелки; на фиг. 2 - поперечное сечение трубчатого насадка (по оси отверстий); на фиг. 4 - поперечное сечение терморегулятора с отсекателем газа; на фиг. 3 - поперечное сечение запальной горелки; на фиг. 5, 6 - лепестковая пружина отсекателя газа.

Горелка содержит трубчатый насадок 1, подключенный через газораспределитель 2, терморегулятор 3 и газовый клапан 4 к газовой магистрали. Насадок 1 снабжен щелевыми отверстиями 5, выполненными шириной меньше критического размера (1,6 мм для природного газа) и расположенными поперек оси трубчатого насадка 1 в шахматном порядке под углом друг к другу, что улучшает доступ вторичного воздуха к основанию факела огневой струи, повышает эффективность сжигания газового топлива, снижает длину факела и выброс вредных веществ в атмосферу.

Многофакельная инжекционная горелка работает следующим образом: при нажатии на пусковую кнопку 11 газового клапана 4 газ по трубопроводу 7 поступает на запальную горелку 8 и, воспламеняясь, нагревает термодатчик 9, расположенный над огневыми отверстиями запальной горелки 8 и кинематически связанный с рычагом 10. Термодатчик 9 выполнен в виде пластины V-образной формы из жаропрочного материала с высоким коэффициентом линейного расширения, например ленты шириной 20 и толщиной 0,5 мм.

Соотношение толщины ленты к ее ширине более 40 позволяет сократить время нагрева (остывания) термодатчика за счет увеличения площади контакта с газовоздушной струей запальной горелки, а придание ему V-образной формы и установка изгибом в сторону огневых отверстий запальной горелки 8 повышает его продольную жесткость при нагреве. Предлагаемая конструкция термодатчика гарантирует погасание запальной горелки при отсутствии тяги в дымоходе в течение 60 с, что позволяет отказаться от дорогостоящего датчика тяги. Устойчивость работы запальной горелки на срыв пламени при разряжении в топке свыше 25 Па достигается сквозным горизонтальным отверстием в основании трубки запальной горелки 8, которое выполняет роль тягостабилизатора.

V-образный термодатчик 9, нагреваясь от пламени 3 запальника 8, перемещает рычаг 10 на кнопку газового клапана 11 и удерживает ее в нажатом положении, обеспечивая проход газа через кран 12, терморегулятор 3, подвижный клапан 13 и газораспределитель 2 к трубчатым насадкам 1 основной горелки.

Контроль температуры теплоносителя осуществляется термодатчиком 14, установленным в стойку 16 и ложемент 17 отсекателя газа (фиг. 4). За счет срабатывания сферической лепестковой пружины 19 (фиг. 6) отсекателя газа при достижении теплоносителем заданной температуры и создания от сильфона 18 критического давления ложемента 17 (60±15H) на сферическую поверхность 22 (фиг. 6) лепестковой пружины 19 последняя, преодолевая сопротивление возвратной пружины 20 (3H) нажатием лепестков 23 на мембрану 21, закрывает торцевое отверстие подвижного клапана 13 и перекрывает подачу газа в основную горелку. При падении температуры теплоносителя на 8-10^oС лепестковая пружина 19 с помощью возвратной пружины 20 возвращается в исходное положение, создавая зазор "А" между подвижным клапаном 13 и мембраной 19 для прохода газа к насадкам основной горелки.

Регулировка зазора "А" (фиг. 4) и, соответственно, расхода газа и теплопроизводительности инжекционной горелки достигается винтом 16 терморегулятора 3 (фиг. 1), а настройка горелки на срабатывание щелчковой пружины отсекателя газа на заданную потребителем температуру теплоносителя осуществляется с помощью ручки 24 терморегулятора 3.

Технико-экономическое преимущество заявленного решения заключается в том, что выполнение огневых отверстий поперек оси трубчатого насадка в два ряда в шахматном порядке под углом друг к другу повышает КПД теплового агрегата, позволяет повысить тепловую нагрузку на трубчатый насадок до 25 кВт и обеспечивает устойчивость работы горелки во всем диапазоне рабочего регулирования. Оснащение терморегулятора отсекателем газа, выполненным в виде сферической лепестковой пружины, установленной в корпусе терморегулятора оппозиционно подвижному клапану через мембрану, исключает пульсацию инжекционной горелки при работе на минимальных расходах газа и увеличивает коэффициент рабочего регулирования, а придание термопластине запальной горелки V-образной формы с соотношением ширины к толщине свыше 40 обеспечивает возможность снижения ее мощности, экономию топлива и упрощает конструкцию горелки за счет исключения датчика тяги.

Изобретение относится к инжекционным горелкам для сжигания газообразного топлива в бытовых котлах, аппаратах и других агрегатах. Горелка содержит трубчатый насадок, подключенный через газораспределитель, терморегулятор и газовый клапан к газовой магистрали. Насадок снабжен щелевыми отверстиями, выполненными шириной меньше критического размера (1,6 мм для природного газа) и расположенными поперек оси трубчатого насадка в шахматном порядке под углом друг к другу, что улучшает доступ вторичного воздуха к основанию факела огневой струи, повышает эффективность сжигания газового топлива, снижает длину факела и выброс вредных веществ в атмосферу. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Многофакельная инжекционная горелка, содержащая трубчатый насадок с щелевыми отверстиями, запальную горелку с термодатчиком в виде пластины, терморегулятор мембранного типа, подключенный к источнику газовоздушной смеси, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества сжигания газа, надежности работы автоматики, исключения пульсации пламени при работе на минимальном расходе газа и увеличения коэффициента рабочего регулирования, щелевые отверстия выполнены шириной, не превышающей критический размер по проскоку и отрыву пламени и расположены поперек оси трубчатого насадка в шахматном порядке под углом друг к другу. 2. Многофакельная инжекционная горелка по п.1, отличающаяся тем, что терморегулятор снабжен отсекателем газа, выполненным в виде сферической лепестковой пружины, установленной в корпусе оппозиционно подвижному клапану через мембрану. 2. Многофакельная инжекционная горелка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что нагреваемая пластина термодатчика выполнена V-образной формы с соотношением ширины к толщине более 40.