ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 2003 года по МПК F23D14/22 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в воздухонагревателях для сжигания газообразного топлива.

Известно горелочное устройство газового воздухонагревателя, реализующего способ нагрева воздуха [1], содержащее горизонтально расположенный цилиндрический коллектор с газовыми соплами, размещенными вдоль коллектора, и стабилизатор в виде наклонных перфорированных пластин, при этом коллектор с газовыми соплами установлен между пластинами.

Недостатком устройства является выход части топлива за пределы факела и увеличенный размер самого факела.

Известна газовая горелка [2], содержащая цилиндрический прямолинейный топливный коллектор с соплами, размещенными вдоль коллектора, и стабилизатор. Последний выполнен в виде продольных наклонных одна относительно другой пластин, угол между которыми составляет 60-90^o. Пластины снабжены поперечными рядами отверстий, диаметр которых увеличивается по мере удаления от коллектора, и воздухонаправляющими отбортовками. Ряды отверстий расположены с шагом, равным шагу между соплами и со смещением относительно последних на половину этого шага.

Недостатком устройства также является выход части топлива за пределы факела.

Известны технические решения [3] и [4], в которых в той или иной степени устранен указанный недостаток.

Для этого в первом из них параллельно наклонным пластинам стабилизатора установлены газораздающие трубки с отверстиями, подключенные к коллектору.

Во втором решении в полость основного коллектора, выполненного в поперечном сечении в виде кольцевого сектора, с образованием кольцевого зазора заведен дополнительный коллектор, при этом кольцевой зазор сообщен с полостью короба посредством трубок, проходящих через основной коллектор.

Недостатком указанных решений является сложность конструкции. Кроме того, в данных технических решениях не удается полностью исключить выход части топлива за пределы факела из-за открытых торцовых поверхностей камер сгорания, образованных наклонными перфорированными пластинами и газовыми коллекторами, особенно в условиях организации между пластинами полей повышенной турбулентности, которые, с одной стороны, способствуют интенсификации сгорания топлива, а с другой - выбросу части топлива через упомянутые торцовые поверхности камер сгорания.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является газовая горелка [5].

Горелка содержит воздухоподающий короб и камеру сгорания, образованную прямолинейным цилиндрическим коллектором с газовыми соплами, размещенными вдоль коллектора, двумя плоскими боковыми стенками, являющимися продолжением торцовых стенок короба, и двумя наклонными стенками. В наклонных стенках выполнены отверстия, размеры которых увеличиваются к выходному сечению камеры сгорания. Кроме того, под коллектором подачи основного газа установлен второй топливный коллектор с продольными рядами сопловых отверстий, имеющий одинаковую с основным коллектором длину.

Горелка позволяет снизить на всех режимах работы уровень химического недожога, исключить выход топлива за пределы камеры сгорания, расширить диапазон работы горелки.

Недостатками горелки являются температурные деформации стенок камеры сгорания, приводящие к их короблению, растрескиванию и, в итоге, к разрушению.

Техническим результатом использования изобретения является повышение надежности и долговечности горелки.

Указанный технический результат достигается тем, что в газовой горелке, преимущественно воздухонагревателя, содержащей камеру сгорания, образованную прямолинейным цилиндрическим коллектором с газовыми соплами, размещенными вдоль коллектора, двумя плоскими боковыми и двумя наклонными стенками, причем боковые стенки установлены перпендикулярно продольной оси коллектора, а в наклонных стенках выполнены отверстия, размеры которых увеличиваются к выходному сечению камеры сгорания, согласно изобретению наклонные стенки выполнены переменного сечения от прямой в месте крепления к газовому коллектору до образной формы в выходном сечении камеры сгорания, а боковые стенки имеют форму равнобоких трапеций, меньшие основания которых расположены со стороны коллектора.

Кроме того, наклонные стенки в выходном сечении камеры сгорания и прямоугольные отверстия наклонных стенок снабжены воздухонаправляющими отбортовками.

Горелка может быть снабжена поворотными заслонками, установленными на выходе камеры сгорания.

Указанная форма выполнения стенок позволяет перевести возникающие при работе температурные деформации в изменения линейных размеров камеры сгорания без возникновения в стенках внутренних напряжений, которые могли бы привести к растрескиванию и разрушению стенок камеры сгорания. При этом изменение формы сечения наклонных стенок от места крепления к коллектору до выходного сечения камеры сгорания позволяет осуществлять указанный процесс плавно, отслеживая температурный режим факела в полости камеры сгорания. Кроме того, указанная форма стенок позволяет сформировать в полости камеры сгорания поле повышенной турбулентности, что обеспечивает интенсивность и полноту сгорания топлива.

Снабжение горелки поворотными заслонками, а наклонных стенок и прямоугольных отверстий в них - отбортовками, позволяет при необходимости обеспечить процесс перераспределения потока воздуха по сечению воздухоподающего короба, а также обеспечить необходимое направление воздушного потока.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена газовая горелка, вид сбоку; на фиг.2 - вид А на фиг.1 (без поворотных заслонок); на фиг. 3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.3.

Газовая горелка содержит воздухоподающий короб 1, в центральной части которого с помощью кронштейнов 2 установлена камера сгорания, образованная прямолинейным цилиндрическим топливным коллектором 3, двумя наклонными стенками 4 и двумя боковыми стенками 5. Вдоль коллектора 3 расположены газовые сопла 6.

Стенки 4 выполнены переменного сечения от прямой в месте крепления к коллектору 3 до образной формы в выходном сечении камеры сгорания. Стенки 4 снабжены круглыми отверстиями 7, размеры которых увеличиваются по мере удаления от коллектора 3, и прямоугольными отверстиями 8, расположенными ближе к выходному сечению камеры сгорания.

Стенки 4 в выходном сечении камеры сгорания и отверстия 8 снабжены воздухонаправляющими отбортовками 9 и 10 соответственно. С целью упрощения изготовления каждая стенка 4 выполнена из двух частей, скрепленных между собой крепежными элементами 11.

Стенки 5, скрепленные со стенками 4, имеют форму равнобоких трапеций, меньшие основания которых расположены со стороны коллектора 3. Горелка снабжена также поворотными заслонками 12, установленными на выходе из камеры сгорания.

Газовая горелка работает следующим образом.

Топливный газ подводят к коллектору 3 и распределяют через сопла 6 в плоскости симметрии между стенками 4 камеры сгорания. Воздух подают в камеру сгорания по воздухоподающему коробу 1 с тыльной стороны стенок через отверстия 7 и 8. Наличие у камеры сгорания наряду с наклонными стенками 4 боковых стенок 5, образующих в поперечном сечении камеры сгорания замкнутый контур, исключает выход топлива за пределы факела. При этом форма выполнения наклонных стенок 4 при работе горелки обеспечивает возможность перевода возникающих температурных деформаций в изменения линейных размеров камеры сгорания, исключая возникновение внутренних напряжений, приводящих к растрескиванию и разрушению стенок 4 и 5. Форма поперечного сечения стенок 4 от места крепления к коллектору до выходного сечения камеры сгорания изменяется таким образом, чтобы отслеживать необходимую величину изменения линейных размеров стенок 4 и 5 в зависимости от температуры факела в данном сечении камеры сгорания. Увеличенная за счет указанной формы наклонных стенок 4 разнонаправленность газовых и воздушных струй в полости камеры сгорания способствует интенсификации смесеобразования и полноте сгорания топлива. Наличие отбортовок 9 и 10 у стенок 4 и отверстий 8 позволяют обеспечить необходимое направление воздушного потока. Поворотные заслонки 12 позволяют при необходимости перераспределять поток воздуха по сечению короба 1 и регулировать его подачу в камеру сгорания.

Таким образом, использование изобретения позволяет исключить выход топлива за пределы факела и при этом обеспечить простоту конструкции, надежность и долговечность горелки.

Источники информации
1. Патент России 1513338, МПК F 24 H 3/02, 1989 г.

2. Авторское свидетельство СССР 877233, МПК F 23 D 13/00, 1981 г.

3. Авторское свидетельство СССР 1477982, МПК F 23 D 14/00, 1989 г.

4. Авторское свидетельство СССР 1802270, МПК F 23 D 14/22, 1993 г.

5. Авторское свидетельство СССР 1281824, МПК F 23 D 14/22, 1987 г. - прототип.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в воздухонагревателях для сжигания газообразного топлива и позволяет повысить надежность и долговечность горелки, исключить выход топлива за пределы факела. Газовая горелка содержит камеру сгорания, образованную прямолинейным цилиндрическим коллектором с газовыми соплами, размещенными вдоль коллектора, двумя плоскими боковыми и двумя наклонными стенками, причем боковые стенки установлены перпендикулярно продольной оси коллектора, а в наклонных стенках выполнены отверстия, размеры которых увеличиваются к выходному сечению камеры сгорания. Наклонные стенки выполнены переменного сечения от прямой в месте крепления к газовому коллектору до образной формы в выходном сечении камеры сгорания, а боковые стенки имеют форму равнобоких трапеций, меньшие основания которых расположены со стороны коллектора. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Газовая горелка, преимущественно воздухонагревателя, содержащая камеру сгорания, образованную прямолинейным цилиндрическим коллектором с газовыми соплами, размещенными вдоль коллектора, двумя плоскими боковыми и двумя наклонными стенками, причем боковые стенки установлены перпендикулярно продольной оси коллектора, а в наклонных стенках выполнены отверстия, размеры которых увеличиваются к выходному сечению камеры сгорания, отличающаяся тем, что наклонные стенки выполнены переменного сечения от прямой в месте крепления к газовому коллектору до образной формы в выходном сечении камеры сгорания, а боковые стенки имеют форму равнобоких трапеций, меньшие основания которых расположены со стороны коллектора. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что наклонные стенки в выходном сечении камеры сгорания и прямоугольные отверстия наклонных стенок снабжены воздухо-направляющими отбортовками. 3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена поворотными заслонками, установленными на выходе камеры сгорания.