ГОРЕЛКА Российский патент 2008 года по МПК F23D11/40 

Изобретение относится к конструктивным элементам головок горелок преимущественно для сжигания низкосортных видов жидкого топлива, таких как мазут.

Известна горелка, содержащая струйную форсунку с кольцевым каналом подвода воздуха вокруг нее и расположенную за ними кольцевую камеру смешения с выступающими относительно ее внутренних стенок элементами пружины (см. авт. свид. СССР №539206, МПК F23D 11/34). Здесь в камере смешения установлен пружинный резонатор, вызывающий акустические колебания, с помощью которых происходит получение мелкодисперсной смеси.

Однако использование пружины в зоне высоких температур недопустимо, так как известно, что пружинные материалы плохо переносят температуру выше 350°С, теряя свои упругие свойства, и данное устройство становится просто неработоспособным.

Задача изобретения - обеспечить получение мелкодисперсной топливовоздушной смеси при любой рабочей температуре в зоне головки горелки путем создания кавитационных вихрей в зоне смешения топлива и воздуха.

Указанная задача достигается тем, что в горелке, содержащей струйную форсунку с кольцевым каналом подвода воздуха вокруг нее и расположенную за ними кольцевую камеру смешения с выступающими относительно ее внутренних стенок элементами, выступающие элементы выполнены кольцевыми в поперечном сечении трапециевидной формы, жестко соединенными с внутренней стенкой камеры смешения, а на выходе камера смешения снабжена раструбом с установленной на его выходе сеткой с суммарной площадью ячеек сетки большей, чем проходная площадь камеры смешения перед раструбом, при это сетка выполнена из материала с высокой теплопроводностью. Кроме того, вдоль оси камеры смешения размещен стержень с кольцевыми проточками по его наружной поверхности.

Выполнив выступающие элементы кольцевыми, жестко соединенными с внутренней стенкой камеры смешения, например с помощью кольцевых выступов на внутренней стенке камеры смешения, получаем условия для образования кавитационных вихрей, которые не просто перемешивают потоки топлива и воздуха, но и доводят частицы топлива до мелкодисперсного состояния.

Снабдив выход камеры смешения раструбом с установленной на его выходе сеткой с суммарной площадью ячеек сетки большей, чем проходная площадь камеры смешения перед раструбом и выполнив сетку из материала с высокой теплопроводностью, устраняем возможность попадания пламени внутрь камеры смешения и последующего его погасания, не создавая дополнительного гидравлического сопротивления.

Все эти процессы многократно умножаются за счет размещения вдоль оси камеры смешения стержня с кольцевыми выступами на его наружной поверхности. Что же касается выступающих относительно внутренних стенок камеры смешения элементов пружины, имеющих в поперечнике круглую форму по авт. свид. СССР №539206, то они являются лишь сопротивлением для движущегося топливовоздушного потока и очень плохо годятся для создания кавитационных вихрей.

На фиг.1 показан продольный разрез горелки;

на фиг.2 показан элемент I с выступами трапециевидной формы на внутренней стенке камеры смешения;

на фиг.3 показан продольный разрез горелки со стержнем и кольцевыми выступами на нем, размещенными вдоль оси камеры смешения;

на фиг.4 показан элемент II с выступами трапециевидной формы на наружной поверхности стержня.

Горелка содержит струйную щелевую трубчатую топливную форсунку 1 с кольцевым каналом 2 для подвода воздуха вокруг нее и расположенную за ними кольцевую камеру смешения 3 с выступающими относительно ее внутренней стенки 4 элементами 5 в поперечном сечении трапециевидной формы, например прямоугольной, которые выполнены кольцевыми и заодно с внутренней стенкой 4 камеры смешения 3. На выходе камера смешения снабжена раструбом 6 с установленной на его выходе сеткой 7 с суммарной площадью ячеек сетки большей, чем проходная площадь камеры смешения 3 перед раструбом 6. Сетка 7 выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например из сплава, содержащего никель, и в то же время жаропрочного. Вдоль оси 8 камеры смешения 3 размещен стержень 9 с кольцевыми выступами трапециевидной формы 10 относительно его наружной поверхности 11.

При работе горелки топливо через круговую щель форсунки 1 поступает в камеру смешения 3, где смешивается с воздухом, поступающим туда через кольцевой канал 2. Кольцевые элементы 5 на внутренней стенке 4 и кольцевые выступы 10 на стержне 9 образуют зоны кавитации, в которых топливо становится мелкодисперсным и хорошо перемешанным с воздухом. Далее эта топливовоздушная смесь после прохождения сетки 7 воспламеняется и сгорает в топке котла. Сетка 7 препятствует воспламенению топливовоздушной смеси в камере смешения 3.

Изобретение относится к конструктивным элементам головок горелок преимущественно для сжигания низкосортных видов жидкого топлива, таких как мазут, и обеспечивает получение мелкодисперсной топливовоздушной смеси при любой рабочей температуре в зоне головки горелки путем создания кавитационных вихрей в зоне смешения топлива и воздуха. При работе горелки топливо через круговую щель форсунки 1 поступает в камеру смешения 3, где смешивается с воздухом, поступающим туда через кольцевой канал 2. Кольцевые элементы 5 на стенке 4 и кольцевые выступы на стержне образуют зоны кавитации, в которых топливо становится мелкодисперсным и хорошо перемешанным с воздухом. Далее эта топливовоздушная смесь после прохождения сетки 7 воспламеняется и сгорает в топке котла. Сетка 7 препятствует воспламенению топливовоздушной смеси в камере смешения 3. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Горелка, содержащая струйную форсунку с кольцевым каналом подвода воздуха вокруг нее и расположенную за ними кольцевую камеру смешения с выступающими относительно ее внутренних стенок элементами, отличающаяся тем, что выступающие элементы выполнены кольцевыми, жестко соединенными с внутренней стенкой камеры смешения и в поперечном сечении трапециевидной формы, а на выходе камера смешения снабжена раструбом с установленной на его выходе сеткой с суммарной площадью ячеек сетки, большей, чем проходная площадь камеры смешения перед раструбом, при это сетка выполнена из металла с высокой теплопроводностью.2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что в кольцевой камере смешения вдоль ее продольной оси размещен стержень с кольцевыми выступами по его наружной поверхности в поперечном сечении трапециевидной формы.