ФИТИЛЬНАЯ ГОРЕЛКА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИТИЛЯ Российский патент 2014 года по МПК F23D3/08 

Изобретение относится к способам и устройствам для сжигания газообразного топлива, в частности к горелкам для сжигания топлива с использованием капиллярного эффекта, а именно, например, для приготовления пищи и отопления.

В настоящее время в качестве энергии, например, для приготовления пищи с помощью традиционной газовой плиты используется углеводородное сырье (например, газ метан), которое не является экологически чистым, кроме того, для его потребления требуется транспортировка и устройства преобразования давления, т.е. обладает значительной себестоимостью при использовании. Самое главное, что запасы его ограничены, поэтому предлагается альтернативный вариант, это - использование водорода, получаемого способом разложения водопроводной воды непосредственно на месте приготовления, например, пищи или отопления дома (см. патент России №2456377). Кроме того, для водорода, имеющего теплотворную способность, превышающую теплотворную способность применяемых газов, не совсем подходят существующие горелки, используемые для бытовых нужд, они с целью увеличения КПД не могут размещаться внутри объема воды, например в водогрейных котлах, поэтому не обеспечивают подачу тепловой энергии для высокоэффективного разложения воды согласно вышеуказанному патенту.

Целью изобретения является увеличение КПД водонагревательных устройств.

Указанная цель достигается тем, что при работе горелки используется принцип фитиля, в качестве которого служит, например, пористая керамика, обладающая эффектом продольной (осевой) проницаемости для газов.

Предлагаемая подводная горелка, см. фиг 1, содержит котел 8, заполненный проточной водопроводной водой, имеющий варочную поверхность 13 для приготовления пищи. Внутри котла размещен перевернутый стакан 1 (может иметь замкнутый объем), внутри которого коаксиально расположены внутренняя огнеупорная керамическая (фаянсовая) глухая трубка 2 и такая же труба 4 большего диаметра. Промежуток между трубкой и трубой заполнен пористым проницаемым огнеупорным керамическим составом (фаянсом), играющим роль фитиля 3, имеющего цилиндрическую форму, подающего кислород в камеру сгорания 15 для поддержания горения водорода. Трубка 2 наполовину заполнена таким же составом, играющим роль фитиля 9, а потому имеет трубчатую форму, обеспечивающую подачу водорода сначала в камеру воспламенения 6, а затем в камеру сгорания 15. Фитили герметично изолированы друг от друга и от внешней среды трубкой 2 и трубой 4. Не заполненный объем трубки 2 в средней части сообщается через отверстие 7 (которое может содержать клапан подачи воды в трубку 2) с объемом котла 8, а верхняя не заполненная полость на некотором расстоянии от фитиля сообщается посредством отверстия 7 с полостью водяного котла и с помощью отверстий 12, расположенных выше отверстия 7 и камеры воспламенения 6, с объемом камеры сгорания 15. Камера воспламенения 6 трубки 2 через отверстие 10 связана с пористым керамическим составом 3 трубы 4. Напротив отверстия 10 расположен узел 5 искрового зажигания. Линия 11 определяет уровень воды в трубке 2, которая служит в качестве затвора, предотвращающего обратную реакцию горения водорода. В случае превышения давления в стакане 1 предусмотрены клапана 16. Котел 8 может иметь демфирующее устройство, содержащее гибкую оболочку (условно не показано).

Работа устройства заключается в том, что при открытии запорных органов для подачи воздуха (кислорода) и водорода, и при некотором их избыточном давлении, регулируемом условным проходом запорных органов, избыточное количество кислорода по фитилю 3 попадает в объем стакана 1, вытесняя оттуда воду. Вода, проходя через отверстия 12 и 7 в трубке 2, устанавливается на уровне линии 11. Водород, подымаясь по фитилю 9, проходит водяной затвор и попадает в камеру воспламенения 6, где из-за нехватки кислорода с помощью узла зажигания 5 происходит его неполное сгорание. Выделяемое незначительное количество тепловой энергии при этом не может вывести узел зажигания 5 из строя. Кислород для неполного сгорания попадает в камеру воспламенения через отверстие 10. Полное сгорание водорода происходит в камере сгорания 15 при избыточном количестве кислорода. Количество подаваемых в камеру сгорания газов может регулироваться структурой фитилей и давлением газов.

Способ изготовления фитилей, на фиг.1 поз. 9, 3, совместно с периферийными слоями, поз 2, 4, заключается в том, что фитили формуются из сырой огнеупорной керамической (фаянсовой) массы, содержащей органические включения, например муку, манную крупу, древесные опилки и т.д., равномерно распределенные по объему массы. Из указанной массы послойно формуют фитиль, форма которого представляет, например, поз. 9, причем внутри фитиля между слоями находятся нити, расположенные параллельно его оси. На сформованный таким образом фитиль, из чистой массы без включений, формуют герметичную оболочку, представляющую поз. 2, причем пустотелый объем поз. 2, отверстия 7 и 10 могут быть заполнены, например, деревом. Указанные операции повторяют до образования сборки, состоящей из деталей 9, 2, 3, 4, после чего производят сушку указанной сборки с последующим обжигом по известной технологии. В процессе обжига органические включения сгорают, образуя продукты горения, которые, выходя наружу, формируют осевую проницаемость для газов у готовых деталей. Очевидно, что проницаемость фитилей зависит от количества органических включений их размеров и толщины нитей. При значительном объеме формуемого изделия может наблюдаться брак изделий, выражающийся в виде трещин. Для исключения брака следует формование с последующей сушкой и обжигом производить пооперационно, т.е. после каждой операции формования последовательно производить сушку и обжиг с одновременным увеличением времени сушки и с низким градиентом температур нагревания при обжиге. Кроме того, для определения требуемой проницаемости фитиля, а значит и производительности горения создают опытные образцы фитилей с различным процентным содержанием органики и нитей, после чего по горению факела определяют требуемый образец с последующим запуском его в серийное производство.

Изобретение может найти широкое применение, например, при резке и сварке металлов, как на Земле, так и в космосе, в бытовой технике, при отоплении домов и бань. Фитильную горелку можно использовать в устройствах горения вечных огней и факелов, в турпоходах, для приготовления пищи, при оказании энергетической помощи людям, оказавшимся в критических чрезвычайных ситуациях. Так использование изобретения в промышленности, например на Конаковской ГРЭС, трубы которой сейчас выбрасывают более 70 процентов тепловой энергии, при использовании предлагаемого изобретения, наконец, не будут дымить, и в окружающих лесах снова будет расти можжевельник.

Изобретение относится к горелкам для сжигания водородного топлива с использованием капиллярного эффекта, например, для приготовления пищи и отопления. Фитильная горелка включает камеру сгорания, камеру воспламенения, узел искрового зажигания, подвод водорода и кислорода осуществляется под давлением по фитилям, имеющим соответственно цилиндрическую и трубчатую формы, состоящим из термостойкой керамики, имеющей пористую с осевой проницаемостью структуру, которые расположены коаксиально и герметично изолированы термостойкой керамикой друг от друга и от внешней среды. Техническим результатом изобретения является получение тепловой энергии за счет сжигания водорода как в воздухе, так и под водой. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

1. Фитильная горелка, включающая камеру сгорания, камеру воспламенения, узел искрового зажигания, отличающаяся тем, что подвод водорода и кислорода осуществляется под давлением по фитилям, имеющим соответственно цилиндрическую и трубчатую формы, состоящим из термостойкой керамики, имеющей пористую с осевой проницаемостью структуру, которые расположены коаксиально и герметично изолированы термостойкой керамикой друг от друга и от внешней среды.

2. Способ изготовления фитиля, заключающийся в том, что из сырой огнеупорной, например, керамической массы, содержащей равномерно распределённые по объёму органические включения, послойно формуют заданной, например, цилиндрической или трубчатой формы фитиль с одновременным закладыванием между слоями нитей, определяющих осевую проницаемость фитиля, с последующим изолированием его керамической массой, после чего производят сушку и обжиг.