ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК F23C11/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения.

Известно горелочное устройство (см. патент РФ 2123638, Б.И. 35, 1998), содержащее подключенный к источнику дутьевого воздуха корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок и жестко скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор горения с максимальным диаметром радиального сечения, не превышающим диаметр пережима насадка, при этом конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал, а стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки, и принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного горелочного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном горелочном устройстве не обеспечивается эффективное перемешивание распыленного топлива с основным потоком дутьевого воздуха, что не обеспечивает качественное смесеобразование и приводит к химическому недожогу и перерасходу топлива.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для обеспечения эффективного перемешивания распыленного топлива с воздушным потоком, то есть для получения качественной топливо-воздушной смеси в горелочном устройстве необходимо осуществлять закручивание дутьевого воздуха, а также формирование образовавшегося закрученного воздушного потока перед подачей в конфузорно-диффузорный насадок, для этого целесообразно в цилиндрическом корпусе известного горелочного устройства перед конфузорно-диффузорным насадком на входе потока дутьевого воздуха расположить аксиальный лопаточный завихритель внутри тонкостенного полого цилиндра, жестко скрепленного с конфузорно-диффузорным насадком.

Технический результат - повышение экономичности и эффективности работы горелочного устройства путем получения качественной топливо-воздушной смеси.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном горелочном устройстве содержатся подключенный к источнику дутьевого воздуха корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок и жестко скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор горения, при этом конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал, а стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки. Особенность заключается в том, что в цилиндрическом корпусе горелочного устройства перед конфузорно-диффузорным насадком установлен с возможностью продольного перемещения тонкостенный полый цилиндр, внутри которого на входе потока дутьевого воздуха расположен аксиальный лопаточный завихритель. Кроме того, особенность горелочного устройства заключается в том, что тонкостенный полый цилиндр жестко скреплен с конфузорно-диффузорным насадком и установлен по оси корпуса с радиальным зазором, образующим пристенный канал.

На чертеже представлена схема горелочного устройства.

Горелочное устройство содержит подключенный к источнику дутьевого воздуха цилиндрический корпус 1, конфузорно-диффузорный насадок 2, установленный в корпусе с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, стержень 4 для продольного перемещения жестко скрепленных конфузорно-диффузорного насадка 2 и тонкостенного полого цилиндра 5, установленного по оси корпуса с радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, расположенный внутри полого цилиндра 5 на входе потока дутьевого воздуха аксиальный лопаточный завихритель 6, установленную с возможностью продольного перемещения топливную форсунку 7, конусный стабилизатор горения 8, жестко скрепленный с топливной форсункой 7 и имеющий для интенсивного перемешивания компонентов топлива и воздуха по всей конической поверхности отверстия 9.

Конусный стабилизатор горения 8 имеет максимальный диаметр радиального сечения, не превышающий диаметр пережима насадка 2.

Работа горелочного устройства осуществляется следующим образом.

В цилиндрический корпус 1 горелочного устройства поступает необходимое для горения количество дутьевого воздуха, топливо подается через форсунку 7. Дутьевой воздух распределяется на два потока: основной, проходящий через аксиальный лопаточный завихритель 6, и второстепенный, поступающий в пристенный канал 3. Основной поток дутьевого воздуха пересекает аксиальный лопаточный завихритель 6, в котором происходит его закрутка при помощи лопаток аксиального завихрителя, которые имеют определенные углы наклона, изменение которых дает возможность регулировать интенсивность крутки воздушного потока. Закрученный воздушный поток поступает в тонкостенный полый цилиндр 5, где он формируется и проходит через конфузорно-диффузорный насадок 2, пересекает конусный стабилизатор горения 8 и перемешивается с распыленным топливом, выходящим из форсунки 7. Образуется топливо-воздушная горючая смесь, которая первоначально поджигается от внешнего источника, а в последующем стабильное воспламенение новых порций горючей смеси и их устойчивое сгорание обеспечивается стабилизатором горения 8. Второстепенный поток воздуха проходит в пристенном канале 3, охлаждает стенки канала 3, образуя на выходе скоростную пристенную завесу, что защищает выходную часть корпуса 1 горелочного устройства от перегрева и оплавления.

Перемещением топливной форсунки 7 совместно со стабилизатором 8 устанавливают оптимальное положение зоны горения. Необходимую частоту вихреобразования подбирают перемещением насадка 2 относительно корпуса 1 и стабилизатора 8, то есть за счет изменения скорости сформировавшегося закрученного воздушного потока, обтекающего стабилизатор 8.

Снабжение горелочного устройства аксиальным лопаточным завихрителем, расположенным внутри тонкостенного полого цилиндра на входе потока дутьевого воздуха, позволяет организовать закрутку воздушного потока, который затем формируется в тонкостенном полом цилиндре перед подачей в конфузорно-диффузорный насадок. Сформированный закрученный воздушный поток интенсивнее вовлекает в себя распыленное топливо, чем прямоточный, что обеспечивает более полное перемешивание распыленного топлива с воздухом в пределах горелочного устройства, то есть каждый микрослой закрученного воздушного потока получит точно порционированное микроколичество распыленного топлива, что в совокупности приведет к образованию совершенной топливо-воздушной смеси.

Изобретение может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения. Горелочное устройство содержит подключенный к источнику дутьевого воздуха цилиндрический корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения жестко скрепленные конфузорно-диффузорный насадок и тонкостенный полый цилиндр, а также с возможностью продольного перемещения установлены жестко скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор горения с максимальным диаметром радиального сечения, не превышающим диаметр пережима насадка, аксиальный лопаточный завихритель, расположенный внутри тонкостенного полого цилиндра на входе потока дутьевого воздуха, при этом конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал, стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки, а тонкостенный полый цилиндр также установлен по оси корпуса с радиальным зазором, образующим пристенный канал. Изобретение позволяет повысить экономичность и эффективность работы горелочного устройства путем получения качественной топливо-воздушной смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Горелочное устройство, содержащее подключенный к источнику дутьевого воздуха корпус, по оси которого на выходе установлены с возможностью продольного перемещения конфузорно-диффузорный насадок и жестко скрепленные топливная форсунка и конусный стабилизатор горения, при этом конфузорно-диффузорный насадок установлен в корпусе устройства с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал, а стабилизатор горения выполнен в виде конусной струйно-стабилизаторной решетки, отличающийся тем, что в цилиндрическом корпусе горелочного устройства перед конфузорно-диффузорным насадком установлен с возможностью продольного перемещения тонкостенный полый цилиндр, внутри которого на входе потока дутьевого воздуха расположен аксиальный лопаточный завихритель. 2. Горелочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что тонкостенный полый цилиндр жестко скреплен с конфузорно-диффузорным насадком и установлен по оси корпуса с радиальным зазором, образующим пристенный канал.