ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК F23D5/00 F23N3/00 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для сжигания различных видов жидкого топлива в нагревательных установках, например, для сушки разнообразных сыпучих материалов.

Известна газовая горелка (авт. св. СССР 1802271, МПК F 23 D 14/24, 1991), содержащая корпус с кольцевой форсункой, лопаточный завихритель, конический обтекатель с топливовоздушным завихрителем и устройство регулирования подачи газа и воздуха в зону горения в виде центральной трубы с тангенциальными ребрами на наружной поверхности.

Недостаток указанного устройства - невозможность регулирования подачи газа и воздуха вследствие изменения скоростных параметров за счет изменения величины сечений, а не расходных, следовательно, низкая эффективность работы устройства.

Наиболее близким техническим решением из известных к изобретению является горелочное устройство (Патент РФ 2132018, МПК F 23 D 5/00, 1999), содержащее трубопровод подачи воздуха в зону горения в виде воздушного короба, конфузорно-диффузорное сопло, кольцевую топливную камеру, связанную топливоподающими радиальными каналами с горловиной сопла, регулировочный конус, в котором выполнена полость конфузорно-диффузорного профиля и размещена топливоподающая трубка, при этом конус установлен на продольной оси сопла с возможностью контактирования с его поверхностью.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность и узкий диапазон его устойчивой работы и плохое качество сжигания топлива из-за невозможности подвода необходимого количества воздуха в зону горения, т.к. при работе происходит регулирование скоростных, а не объемных параметров за счет перемещения регулировочного конуса вдоль оси сопла.

Задача, на решение которой направлено заявляемое решение, выражается в повышении эффективности, устойчивости работы горелочного устройства и качества сжигания топлива.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении подачи необходимого количества воздуха в зону горения, стабилизации и регулировании этого расхода.

Поставленная задача решается тем, что в горелочном устройстве, содержащем трубопровод подачи воздуха в зону горения, сопло и кольцевую топливную камеру, связанную топливоподающими радиальными каналами с горловиной сопла, трубопровод подачи воздуха оснащен подвижной подпружиненной гильзой, охватывающей участок трубопровода и образующей с ним подвижную замкнутую полость, внутри которой установлено кольцо со втулкой, взаимодействующей с отверстиями, снабженными фильтрами, выполненными на участке трубопровода подачи воздуха внутри указанной полости, при этом полость через дополнительные трубопроводы соединена с трубопроводом подачи воздуха через обратный клапан, бак-аккумулятор и датчик давления.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию "новизна".

Таким образом, предлагаемое горелочное устройство принципиально отличается от прототипа: наличием подпружиненной полой гильзы, внутри которой установлено кольцо со втулкой и системой для регулирования подачи или отвода избыточного воздуха, соединенной с трубопроводом подачи воздуха через фильтры, что позволяет обеспечить подвод необходимого количества воздуха в зону горения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показано горелочное устройство, которое включает кольцевую топливную камеру 1, впрыскивающее отверстие 2, сопло 3, стабилизатор воспламенения 4. Внутренняя полость сопла 3 плавно переходит в трубопровод подачи сжатого воздуха 5. На участке трубопровода подачи сжатого воздуха 5 смонтирована подвижная полая гильза 6. Полость гильзы разделена на две части А и В кольцом 7, жестко закрепленным к гильзе и снабженным цилиндрической втулкой 8, охватывающей трубопровод подачи сжатого воздуха 5, в котором выполнены отверстия для установки фильтров 9. Для исключения утечки сжатого воздуха установлены уплотнения 10. Торцевая часть 11 гильзы 6 выполнена подвижной при помощи мягкой вставки 12. Полость А гильзы 6 сообщается через отверстия и фильтры 9 с трубопроводом подачи сжатого воздуха 5 и соединена через дополнительный трубопровод 13 и обратный клапан 14 с баком-аккумулятором 15. Бак-аккумулятор 15 через дополнительный трубопровод 16 и исполнительный механизм 17 соединен с трубопроводом подачи сжатого воздуха 5. Исполнительный механизм 17 соединен с датчиком давления 18 и далее с полостью В гильзы 6. К баку-аккумулятору 15 подсоединен дополнительный трубопровод с запорным вентилем 19. Подвижная гильза 6 с другого торца опирается на пружину сжатия 20.

Горелочное устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух в горелочное устройство подается по трубопроводу подачи сжатого воздуха 5 и, достигая участка трубопровода, имеющего отверстия с фильтрами 9 в зависимости от реального давления, или проходит весь в зону горения топлива, или частично попадает в полость А и В гильзы 6, при этом гильза 6 вместе с кольцом 7 и цилиндрической втулкой 8 перемещается вправо или влево, перекрывая определенное количество отверстий с фильтрами 9, обеспечивающих очистку воздуха перед попаданием его в бак-аккумулятор 15. Величина передвижения подвижной гильзы 6 зависит от давления поступающего воздуха, от степени сжатия пружины 20, при этом степень сжатия пружины регулируется и может быть протарирована на необходимое количество воздуха.

Количество неперекрытых отверстий для отвода избыточного воздуха в полость А зависит от взаимодействия пружины сжатия 20 и давления сжатого воздуха, т.е. при повышении давления воздуха в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 при определенной степени сжатия пружины, соответствующей определенному давлению воздуха, количество фильтрующих отверстий, сообщающих с полостью А гильзы 6, увеличивается, и количество сжатого воздуха, уходящего в полость А гильзы 6, увеличивается, при этом давление воздуха в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 упадет до номинального. При уменьшении давления воздуха в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 уменьшается давление внутри полости А гильзы 6, и подвижная гильза 6, двигаясь вправо, перекрывает отверстия с фильтрами 9, сообщаемые с полостью А, при этом давление в полости В и соответственно в трубопроводе 5 также повышается до заданного.

При повышении давления в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5, когда подвижная гильза 6 движется влево и когда фильтрующие отверстия сообщаются с полостью А, воздух из полости через дополнительный трубопровод 13 и клапан 14 движется в бак-аккумулятор 15, последний может быть предварительно запитан на определенное давление через вентиль 19.

При уменьшении давления в трубопроводе подачи сжатого воздуха 5 соответственно уменьшается давление в полости В гильзы 6, при этом показания датчика давления 18 передаются на механизм 17, который открывает дополнительный трубопровод 16, и сжатый воздух из бака-аккумулятора 15 подается в трубопровод подачи сжатого воздуха 5, за счет чего давление в нем повышается до номинального. Работа исполнительного механизма отрегулирована на заданное давление, т.е. воздух по дополнительному трубопроводу 16 подается в трубопровод подачи сжатого воздуха 5 при заданном давлении.

Таким образом, существует динамическое равновесие между исходным давлением и соответственно количеством подаваемого воздуха в трубопровод и баком-аккумулятором, обеспечивающее подачу строго заданного количества сжатого воздуха в зону горения для получения оптимальных параметров горения. При этом отсутствуют какие-либо потери сжатого воздуха, что всегда бывает при различных известных устройствах, регулирующих давление и расход воздуха.

Кроме того, режим розжига горелочного устройства может осуществляться подачей воздуха только из бака-аккумулятора, предварительно запитанного сжатым воздухом с необходимыми параметрами и необходимыми присадками, способствующими эффективному возникновению температуры воспламенения.

Изобретение может быть использовано для сжигания различных видов жидкого топлива в нагревательных установках. Горелочное устройство содержит трубопровод подачи воздуха в зону горения, сопло и кольцевую топливную камеру, связанную топливоподающими радиальными каналами с горловиной сопла, трубопровод подачи воздуха оснащен подвижной подпружиненной гильзой, охватывающей участок трубопровода и образующей с ним подвижную замкнутую полость, внутри которой установлено кольцо со втулкой, взаимодействующей с отверстиями, снабженными фильтрами, выполненными на участке трубопровода подачи воздуха внутри указанной полости, при этом полость через дополнительные трубопроводы соединена с трубопроводом подачи воздуха через обратный клапан, бак-аккумулятор и датчик давления. Изобретение позволяет обеспечить подачу необходимого количества воздуха в зону горения, стабилизацию и регулирование этого расхода. 1 ил.

Горелочное устройство, содержащее трубопровод подачи воздуха в зону горения, сопло и кольцевую топливную камеру, связанную топливоподающими радиальными каналами с горловиной сопла, отличающееся тем, что трубопровод подачи воздуха оснащен подвижной подпружиненной гильзой, охватывающей участок трубопровода и образующей с ним подвижную замкнутую полость, внутри которой установлено кольцо со втулкой, взаимодействующей с отверстиями, снабженными фильтрами, выполненными на участке трубопровода подачи воздуха внутри указанной полости, при этом полость через дополнительные трубопроводы соединена с трубопроводом подачи воздуха через обратный клапан, бак-аккумулятор и датчик давления.