ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО НАПРАВЛЕННОГО НАГРЕВА Российский патент 2004 года по МПК F23D14/02 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для обогрева узлов шкафных газорегуляторных установок при помощи теплопровода, нагретого инфракрасными лучами.

Известно горелочное устройство, содержащее корпус, инжектор и излучающую горелку, при этом две последние размещены внутри корпуса, выполненного в виде дефлектора обтекаемой формы со щелями по периметру для отвода продуктов сгорания, отверстием для соединения инжектора через лабиринтные каналы с атмосферой и экраном, пропускающим излучение горелки и ограждающим ее от потока воздуха (см. а.с. СССР №314370, МКИ 4 F 23 D 14/10).

В данном устройстве, при подводе газа к инжектору, в последнем создается разряжение, за счет которого воздух из атмосферы засасывается через щели в воздушные лабиринтные каналы. Далее воздух поступает в смеситель, где газовоздушная смесь хорошо перемешивается, и затем поступает в излучающую горелку, в которой она сгорает. При сгорании смеси горелка нагревается до высокой температуры и становится источником инфракрасного излучения, передавая большую часть тепла от реакции горения лучистым потоком через экран. Продукты сгорания, образуемые во время его горения, удаляются из корпуса через щелевой канал в атмосферу. Инфракрасные лучи от излучающей горелки беспрепятственно проходят через экран, который выполнен из прозрачного материала, например из кварцевого стекла, при этом сам экран, разогретый продуктами сгорания газа, становится источником инфракрасного излучения. Кроме того, экран закрывает горелку от воздействия набегающего потока воздуха, при этом поток инфракрасного излучения используется для обогрева определенного объекта.

Недостатком данного устройства является то, что он достаточно сложен по конструкции и поэтому трудоемок в изготовлении.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является горелочное устройство направленного нагрева, например, для шкафа, в котором размещено газорегуляторное устройство, содержащее магистраль подвода газа, сопло, связанное с инжекционной камерой, имеющей на входе радиальные каналы для подвода окружающего воздуха и подключенной к входу в теплозащитный корпус, включающий размещенные внутри него излучающую горелку и канал отвода продуктов сгорания газа в окружающую среду (см. а.с. СССР №1206559, МКИ F 23 D 14/00, 1986).

В данном устройстве газ через магистраль подвода направляется в сопло и далее в инжекционную камеру, на входе которой выполнены каналы, выходящие в атмосферу. Так как газ с большой скоростью выходит из сопла, то на его выходе возникает определенное разряжение, в результате чего часть воздуха из атмосферы засасывается внутрь инжекционной камеры, где он смешивается с газом, образуя газовоздушную смесь. При сгорании этой смеси внутри горелки, последняя нагревается до высокой температуры и становится источником инфракрасного излучения, передавая большую часть тепла от процесса горения лучистым направленным потоком внутрь шкафа, где размещена газорегуляторная аппаратура.

При горении газовоздушной смеси образуются продукты сгорания, которые выводятся из корпуса через отверстия, выполненные в этом корпусе, в атмосферу. Обогрев шкафа обычно необходим в зимнее время, когда температура окружающего шкаф воздуха падает до минусовых значений, и в газовой магистрали присутствует вода или ее пары. Для предотвращения обледенения внутри газорегуляторной аппаратуры и примерзания отдельных деталей друг к другу данное устройство и предназначено.

Недостатком устройства является то, что оно неэкономично использует энергию сжигаемого газа, так как шкаф обогревается с наружной стороны, и поэтому большая часть тепла теряется в окружающем пространстве.

Задачей изобретения является устранение указанного выше недостатка и создание такого устройства, которое позволяет более рационально использовать поступающий к нему газ для обогрева и надежной работы узлов газорегуляторной аппаратуры, находящейся внутри шкафа.

Указанная задача решается тем, что горелочное устройство направленного нагрева, например, для газорегуляторного шкафа, содержащее магистраль подвода газа, сопло, связанное с инжекционной камерой, имеющей на входе радиальные каналы для подвода окружающего воздуха и подключенной к входу в теплозащитный корпус, включающий размещенную внутри него излучающую горелку и канал отвода продуктов сгорания газа в окружающую среду, при этом оно заключено внутри шкафа и дополнительно содержит термоэлектромагнитный клапан, связанный с запорным устройством, пусковое устройство, предохранительную сетку, термопару, подключенную к термоэлектромагнитному клапану, теплопровод и форкамеру, причем термоэлектромагнитный клапан и пусковое устройство установлены в корпусе, имеющем вход, соединяющий запорное устройство с одной из частей магистрали подвода газа, и выход, соединяющий пусковое устройство с остальной частью этой магистрали, на выходе из которой размещена предохранительная сетка, смонтированная перед соплом, а термопара, теплопровод и форкамера размещены между излучающей горелкой и каналом отвода продуктов сгорания газа.

Поставленная задача решается также тем, что 1) запорное устройство выполнено в виде подпружиненного штока, на одном конце которого размещена заслонка, образующая с седлом, установленным в корпусе, плоский клапан, а на другом - якорь термоэлектромагнитного клапана, 2) пусковое устройство выполнено в виде подпружиненного штока, один конец которого размещен внутри седла запорного устройства с зазором и образует с его заслонкой гарантированный зазор, а другой размещен вне корпуса, 3) термопара размещена между излучающей горелкой и теплопроводом, который изготовлен из теплопроводящего материала, 4) теплопровод изготовлен и из алюминиевого сплава, 5) в теплозащитном корпусе между излучающей горелкой и теплопроводом выполнено отверстие, связанное с форкамерой, 6) теплопровод выполнен в виде пластины, один конец пластины размещен внутри теплозащитного корпуса, а другой - вне корпуса и присоединен к корпусу одного из узлов газорегуляторного устройства, установленного внутри шкафа, 7) конец теплопровода, размещенный вне теплозащитного корпуса, выполнен из двух частей, 8) сторона теплоприемника, обращенная к излучающей горелке, выполнена ребристой, 9) теплозащитный корпус выполнен с двойными стенками, между которыми помещен теплозащитный материал определенной толщины.

Перечисленные выше новые признаки в данном горелочном устройстве являются существенными, так как они достаточны для того, чтобы отличить данное устройство от всех известных горелочных устройств и при наличии этих признаков достичь технического результата, а именно создание такого устройства, которое позволяет более рационально использовать поступающий к нему газ для обогрева и надежной работы узлов газорегуляторной аппаратуры, находящейся внутри шкафа.

На фиг.1 представлено размещение горелочного устройства направленного нагрева на одном из узлов газорегуляторного устройства.

На фиг.2 - конструктивная схема устройства.

На фиг.3 - сечение теплопровода по А-А.

На фиг.4 - увеличенный вид на форкамеру.

Горелочное устройство направленного нагрева 1 содержит магистраль подвода газа 2, сопло 3, связанное с инжекционной камерой 4, имеющей на входе радиальные каналы 5 для подвода окружающего воздуха и подключенной к входу в теплозащитный корпус 6, включающий в себя размещенные внутри него излучающую горелку 7 и канал 8 отвода продуктов сгорания газа в окружающую среду, термоэлектромагнитный клапан 9, связанный с запорным устройством 10, пусковое устройство 11, предохранительную сетку 12, термопару 13, подключенную к термоэлектромагнитному клапану 9, теплопровод 14, форкамеру 15, корпус 16, который содержит вход 17 для подвода газа и связывающий запорное устройство 10 с одной из частей магистрали 2 подвода газа, выход 18, связывающий вторую часть этой магистрали с пусковым устройством 11.

Запорное устройство 10 выполнено в виде подпружиненного штока 19, связанного с одной стороны с якорем термоэлектромагнитного клапана 9 и имеющего с другой стороны заслонку 20, образующую с седлом 21 плоский клапан. Пусковое устройство 11 выполнено в виде другого подпружиненного штока 22, один конец которого размещен внутри седла 21 с зазором, и между этим концом и заслонкой 20 выполнен гарантированный зазор 23, а другой конец 24 этого штока размещен вне корпуса 16.

Термопара 13 установлена между излучающей горелкой 7 и теплопроводом 14, изготовленным из теплопроводного материала, например из алюминиевого сплава. В теплозащитном корпусе 6 выполнено отверстие 25 для сообщения его с форкамерой 15, при этом сам корпус имеет две стенки, между которыми размещен теплозащитный материал определенной толщины.

Теплопровод 14 выполнен в виде пластины, один конец которого размещен внутри корпуса 6, а другой - вне этого корпуса и присоединен к корпусу 26 одного из узлов газорегуляторного устройства 27, установленного внутри шкафа. Для расширения возможного применения горелочного устройства выходной конец теплопровода 14 выполнен составным, что обеспечивает его подсоединение к различным конструкциям для их обогрева.

Отвод продуктов сгорания газа осуществляется через канал 8, к которому подсоединена отводящая труба 29. Для крепления наружного конца теплопровода 14 к корпусу 26 предусмотрена деталь 30, которая охватывает этот корпус. Крепление наружной части теплопровода к детали 30 осуществляется при помощи болтов 31.

Горелочное устройство направленного нагрева работает следующим образом.

Газ от магистрали высокого давления одновременно подводится к газорегуляторному устройству 27 и к запорному крану 28, при открытии которого газ направляется через первую часть магистрали 2 подвода газа, вход 17 корпуса 16 к плоскому клапану, образованному заслонкой 20 и седлом 21. Под действием пружины штока 19 его заслонка 20 прижата к седлу 21, закрывая подвод газа к излучающей горелке 7.

Розжиг горелочного устройства производится при нажатии на конец 24 штока 33, выбирая гарантированный зазор и смещая заслонку 20 вместе со штоком 19 влево (по схеме) до упора якоря в сердечник термоэлектромагнитного клапана 9, одновременно открывая плоский клапан. Газ через последний проходит через выход 18 и защитную сетку 12 к соплу 3, из которого он с определенной скоростью направляется в смеситель инжекционной камеры 4, засасывая воздух из атмосферы через радиальные каналы 5. Газ и воздух смешивается, образуя газовоздушную смесь, которая поступает в теплозащитный корпус 6, откуда она через каналы, выполненные в горелке 7, поступает в левую часть теплозащитного корпуса 6.

Для надежного розжига газовоздушной смеси в горелочном устройстве предусмотрена форкамера 15, объем которой должен быть не менее 4 см³. В форкамере выполнено отверстие, через которое вводится поджигающее устройство, например зажженная спичка, которая, проходя через форкамеру, не гаснет, а воспламеняет газовоздушную смесь над горелкой 7. Перфорированная горелка изготовлена из огнеупорной керамики, при этом суммарное проходное сечение отверстий, выполненных в ней, выбрано из расчета, чтобы при заданных расходе газовоздушной смеси и коэффициенте инжекции горелки горение газа происходило бы внутри самой горелки без видимого пламени на ее поверхности.

При горении газа огнеупорная керамика сильно раскаляется, и значительное количество тепла от горелки передается с помощью инфракрасного излучения, под действием которого нагревается термопара 13 и теплопровод 14, причем в термопаре возбуждается постоянный ток, который передается к термоэлектромагнитному клапану 9. Якорь этого клапана удерживает шток 19 в левом положении, заслонка 20 которого относительно седла 21 занимает положение, достаточное для свободного прохода газа к горелке 7. Конец 24 штока 22 отпускается, и последний, под действием своей пружины, смещается вправо.

Теплопровод 14, выполненный из теплопроводящего материала, под действием инфракрасного излучения нагревается, и тепло из корпуса 6 по этому теплопроводу передается к наружной ее части, которая контактирует со стенками узла 26 газорегуляторного устройства 27. Так как корпус этого узла, а также корпуса остальных узлов выполнены из теплопроводящего материала, то все газорегуляторное устройство 27 будет иметь температуру, отличную от температуры окружающего шкаф воздуха. Такой прогрев позволяет избежать образования льда внутри узлов этого устройства даже при значительных минусовых температурах окружающего воздуха.

С целью увеличения теплоприема теплопровода 14, на последнем со стороны горелки 7 выполнены ребра 32, увеличивающие площадь облучения теплопровода. Так как подводимый газ обычно недостаточно чистый и в нем присутствуют различные посторонние частицы, то в данном устройстве предусмотрена установка предохранительной сетки 12, смонтированной перед соплом 3, что исключает засорение этого сопла и повышает надежность работы всего устройства.

Таким образом, данное горелочное устройство направленного нагрева благодаря предложенной выше конструкции более экономично использует энергию сжигаемого газа и более надежно работает по сравнению с известными горелочными устройствами.

Изобретение относится к горелочному устройству. Горелочное устройство направленного нагрева, например для газорегуляторного шкафа, содержит магистраль подвода газа, сопло, связанное с инжекционной камерой, имеющей на входе радиальные каналы для подвода окружающего воздуха и подключенной к входу в теплозащитный корпус, включающий размещенную внутри него излучающую горелку и канал отвода продуктов сгорания газа в окружающую среду. Горелочное устройство заключено внутри шкафа и дополнительно содержит термоэлектромагнитный клапан, связанный с запорным устройством, пусковое устройство, предохранительную сетку, термопару, подключенную к термоэлектромагнитному клапану, теплопровод и форкамеру, причем термоэлектромагнитный клапан и пусковое устройство установлены в корпусе, имеющем вход, соединяющий запорное устройство с одной из частей магистрали подвода газа, и выход, соединяющий пусковое устройство с остальной частью этой магистрали, на выходе из которой размещена предохранительная сетка, смонтированная перед соплом, а термопара, теплопровод и форкамера размещены между излучающей горелкой и каналом отвода продуктов сгорания газа. Запорное устройство выполнено в виде подпружиненного штока, на одном конце которого размещена заслонка, образующая с седлом, установленным в корпусе, плоский клапан, а на другом - якорь термоэлектромагнитного клапана. Пусковое устройство выполнено в виде подпружиненного штока, один конец которого размещен внутри седла запорного устройства с зазором и образует с его заслонкой гарантированный зазор, а другой размещен вне корпуса. Термопара размещена между излучающей горелкой и теплопроводом, который изготовлен из теплопроводящего материала. Теплопровод изготовлен из алюминиевого сплава. В теплозащитном корпусе между излучающей горелкой и теплопроводом выполнено отверстие, связанное с форкамерой. Теплопровод выполнен в виде пластины, один конец которой размещен внутри теплозащитного корпуса, а другой - вне корпуса и присоединен к корпусу одного из узлов газорегуляторного устройства, установленного внутри шкафа. Конец теплопровода, размещенный вне теплозащитного корпуса, выполнен из двух частей. Сторона теплоприемника, обращенная к излучающей горелке, выполнена ребристой. Теплозащитный корпус выполнен с двойными стенками, между которыми помещен теплозащитный материал определенной толщины. Изобретение позволяет повысить надежность и экономичность использования энергии сжигаемого газа для обогрева объекта. 9 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Горелочное устройство направленного нагрева, например, для газорегуляторного шкафа, содержащее магистраль подвода газа, сопло, связанное с инжекционной камерой, имеющей на входе радиальные каналы для подвода окружающего воздуха и подключенной к входу в теплозащитный корпус, включающий размещенную внутри него излучающую горелку и канал отвода продуктов сгорания газа в окружающую среду, отличающееся тем, что оно заключено внутри шкафа и дополнительно содержит термоэлектромагнитный клапан, связанный с запорным устройством, пусковое устройство, предохранительную сетку, термопару, подключенную к термоэлектромагнитному клапану, теплопровод и форкамеру, причем термоэлектромагнитный клапан и пусковое устройство установлены в корпусе, имеющем вход, соединяющий запорное устройство с одной из частей магистрали подвода газа, и выход, соединяющий пусковое устройство с остальной частью этой магистрали, на выходе из которой размещена предохранительная сетка, смонтированная перед соплом, а термопара, теплопровод и форкамера размещены между излучающей горелкой и каналом отвода продуктов сгорания газа.2. Горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что запорное устройство выполнено в виде подпружиненного штока, на одном конце которого размещена заслонка, образующая с седлом, установленным в корпусе, плоский клапан, а на другом - якорь термоэлектромагнитного клапана.3. Горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что пусковое устройство выполнено в виде подпружиненного штока, один конец которого размещен внутри седла запорного устройства с зазором и образует с его заслонкой гарантированный зазор, а другой размещен вне корпуса.4. Горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что термопара размещена между излучающей горелкой и теплопроводом, который изготовлен из теплопроводящего материала.5. Горелочное устройство по п.4, отличающееся тем, что теплопровод изготовлен из алюминиевого сплава.6. Горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что в теплозащитном корпусе между излучающей горелкой и теплопроводом выполнено отверстие, связанное с форкамерой.7. Горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что теплопровод выполнен в виде пластины, один конец которого размещен внутри теплозащитного корпуса, а другой - вне корпуса и присоединен к корпусу одного из узлов газорегуляторного устройства, установленного внутри шкафа.8. Горелочное устройство по п.7, отличающееся тем, что конец теплопровода, размещенный вне теплозащитного корпуса, выполнен из двух частей.9. Горелочное устройство по п.7, отличающееся тем, что сторона теплоприемника, обращенная к излучающей горелке, выполнена ребристой.10. Горелочное устройство по п.1, отличающееся тем, что теплозащитный корпус выполнен с двойными стенками, между которыми помещен теплозащитный материал определенной толщины.