КЛАПАННО-СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОТЛА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F23C15/00 

Описание патента на изобретение RU2560854C2

Изобретение относится к области отопления, в частности к устройствам для сжигания газообразного топлива, и может быть использовано в различных отопительных устройствах, в том числе транспортных средств.

Известен теплогенератор пульсирующего горения, содержащий камеру сгорания, в которой установлены запальное устройство и дефлектор, смесительное устройство, сообщающееся с камерой сгорания, устройства подачи топлива и воздуха, снабженные ресиверами с обратным клапаном (Патент RU №73447 U1. Теплогенератор пульсирующего горения (варианты). - МПК: F23C 3/00. - 20.05.2008).

Известен котел пульсирующего горения, содержащий камеру сгорания с цилиндрической полостью с закрытым и открытым торцами, в которой выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для отвода продуктов сгорания и установлено запальное устройство со свечой зажигания, а также смесительное устройство и дефлектор. Смесительное устройство через первые и вторые обратные клапана и ресиверы подсоединено к устройствам подвода топлива и воздуха, а дефлектор расположен в камере сгорания на шпильках с образованием кольцевой щели с полостью смесительного устройства, запальное устройство снабжено турбулизатором воздушно-топливной смеси в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства со стороны дефлектора (Патент RU №2293253 С1. Котел пульсирующего горения (варианты). - МПК: F23C 15/00, F24H 1/08. - 10.02.2007).

Известна система пульсирующего горения, содержащая камеру сгорания, устройства подвода топлива и воздуха с ресиверами и обратными клапанами, смесительное устройство, дефлектор. Параметры устройств, обеспечивающих функционирование в режиме пульсирующего горения, выбраны из условия S′=(0,01÷0,5)S, где S′ - площадь кольцевого сечения полости устройства вывода продуктов горения в охватывающей камеру сгорания части, a S - площадь поперечного сечения камеры сгорания (Патент RU №2175422 С1. Система пульсирующего горения. - МПК: F23C 11/04. - 27.10.2001). Данное устройство принято за прототип.

Основным недостатком известных технических решений является недостаточная надежность работы их в режиме пульсирующего горения газовоздушной смеси и значительный выброс вредных газов.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности работы клапанно-смесительного устройства в режиме пульсирующего горения газовоздушной смеси и снижение выброса вредных газов.

Техническим результатом, достигаемым заявляемым техническим решением, является повышение надежности работы клапанно-смесительного устройства в режиме пульсирующего горения газовоздушной смеси и снижение выброса вредных газов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном клапанно-смесительном устройстве котла пульсирующего горения, содержащем камеру сжигания газообразного топлива с цилиндрической полостью, закрытой торцовой стенкой с проходным отверстием с одной стороны и открытой с другой, запальное устройство, установленное в полости камеры сжигания, устройства подвода топлива и воздуха, снабженные ресиверами с обратными клапанами, смесительное устройство с дозирующими отверстиями, сообщающееся с камерой сжигания через проходное отверстие в торцовой стенке, дефлектор изменения направления потоков газообразного топлива, установленный на расстоянии от закрытого торца камеры сжигания, определяющем размер кольцевого канала выхода газовоздушной смеси из смесительного устройства в камеру сжигания, согласно предложенному техническому решению, дозирующие отверстия в стенке камеры смесительного устройства выполнены с хордовым направлением завихрения потока газа в цилиндрической камере смесительного устройства и проходное отверстие в торцовой стенке камеры сжигания выполнено с диаметром, равным диаметру камеры смесительного устройства, а дефлектор выполнен с диаметром в пределах 0,6÷1,0 диаметра проходного отверстия в зависимости от вида топлива и закреплен на торцовой стенке распорками с аэродинамическим профилем на расстоянии в пределах 0,15÷0,50 диаметра проходного отверстия с возможностью продолжения завихрения газовоздушной смеси в направлении завихрения газа в камере смесительного устройства.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного клапанно-смесительного устройства котла пульсирующего горения, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленное техническое решение может быть реализовано на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов по принятой технологии и использовано в различных отопительных устройствах, в том числе транспортных средств. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На представленной фиг.1 схематично показано заявляемое клапанно-смесительное устройство котла пульсирующего горения, на фиг.2 - распорки аэродинамического профиля с дефлектором, разрез А-А на фиг.1.

Клапанно-смесительное устройство котла пульсирующего горения содержит камеру сжигания 1 газообразного топлива с цилиндрической полостью 2, закрытой торцовой стенкой 3 с проходным отверстием 4 с одной стороны и открытой с другой, запальное устройство 5, установленное в полости 2 камеры сжигания 1, устройства подвода топлива 6 и устройства подвода воздуха 7, снабженные ресиверами 8 и 9 с обратными клапанами 10 и 11, соответственно, смесительное устройство 12 с дозирующими отверстиями 13, сообщающееся с камерой сжигания 1 через проходное отверстие 4 в торцовой стенке 3, дефлектор 14 изменения направления потоков газообразного топлива, установленный на расстоянии l от торцовой стенки 3 камеры сжигания 1, определяющем размер кольцевого канала 15 выхода газовоздушной смеси из смесительного устройства 12 в камеру сжигания 1 (Фиг.1). Дозирующие отверстия 13 в стенке камеры 16 смесительного устройства 12 выполнены с хордовым направлением завихрения потока газа в цилиндрической камере 16 смесительного устройства 12. Проходное отверстие 4 в торцовой стенке 3 камеры сжигания 1 выполнено с диаметром D, равным диаметру D′ камеры 16 смесительного устройства 12. Дефлектор 14 выполнен с диаметром d=(0,6÷1,0)D в зависимости от вида топлива и закреплен на торцовой стенке 3 распорками 17 аэродинамического профиля на расстоянии l=(0,15÷0,50)D с возможностью продолжения завихрения газовоздушной смеси в направлении завихрения газа в камере 16 смесительного устройства 12 (Фиг.2).

Клапанно-смесительное устройство котла пульсирующего горения работает следующим образом.

Перед розжигом клапанно-смесительного устройства котла пульсирующего горения на 15÷60 c включают продувку камеры сжигания 1 воздухом через устройство подвода воздуха 7, смесительное устройство 12, проходное отверстие 4 в торцовой стенке 3 и кольцевой канал 15. Затем включают запальное устройство 5 и через 0,5÷1,0 c с устройства подвода топлива 6 подают топливо, в данном случае газ, последний через ресивер 8, обратный клапан 10 и дозирующие отверстия 13 попадает в камеру 16 смесительного устройства 12, в которой за счет хордового направления завихрения потока газа в цилиндрической камере 16 происходит его начальное перемешивание с воздухом, поступающим через устройство подвода воздуха 7, ресивер 9 и обратный клапан 11, обеспечивая среднюю величину коэффициента избытка воздуха в пределах 1,1÷1,6 в зависимости от вида топлива. Полученная в камере 16 смесительного устройства 12 газовоздушная смесь через проходное отверстие 4 с диаметром D в торцовой стенке 3 и кольцевой канал 15 под воздействием потока воздуха, создаваемого устройством подвода воздуха 7, устремляется через распорки 17 аэродинамического профиля на расстоянии l=(0,15÷0,50)D, которые усиливают завихрение газовоздушной смеси в камере сжигания 1 в направлении завихрения газа в камере 16 смесительного устройства 12, улучшая смешивание газа с воздухом, где образовавшуюся газовоздушную смесь поджигают с помощью запального устройства 5. При этом происходит первая вспышка газовоздушной смеси, приводящая к кратковременному повышению давления в камере сжигания 1 и к возникновению акустических волн в объеме камеры сжигания 1. Обратные клапаны 10 и 11 при этом работают автоматически в пульсирующем режиме. Они закрываются, когда давление в камере сжигания 1 превышает давление в ресиверах 8 и 9, соответственно, при этом кратковременно приостанавливается поступление в камеру 16 смесительного устройства 12 газа и воздуха и, соответственно, в камеру сжигания 1 газовоздушной смеси. Через определенное время в пределах 25÷30 мс давление в камере сжигания 1 снижается и обратные клапаны 10 и 11 открываются, впуская очередную порцию газа и воздуха, а горячие продукты сгорания под действием избыточного давления выходят из камеры сжигания 1, через открытый торец поступают в отопительный котел. Таким образом цикл повторяется и в заявляемом клапанно-смесительном устройстве устанавливается автоматический пульсирующий процесс сжигания газовоздушной смеси в пределах 35÷40 Гц за счет пламени от предыдущего периода горения порции газовоздушной смеси, присутствующего в зоне завихрения в камере сжигания 1 за дефлектором 14, при этом запальное устройство 5 отключается. Процесс пульсирующего горения в камере сжигания 1 продолжается до отключения подачи топлива в камеру 16 смесительного устройства 12.

Предлагаемая конструкция клапанно-смесительного устройства котла пульсирующего горения значительно повышает надежность работы в режиме пульсирующего горения газовоздушной смеси и снижает выброс вредных газов в атмосферу.

Похожие патенты RU2560854C2

название год авторы номер документа
Проточный котёл пульсирующего горения 2021
  • Намазов Мусрет Османович
  • Намазов Марат Мусретович
  • Егорочкин Руслан Алексеевич
  • Меркушев Константин Егорович
RU2767121C1
Клапанно-смесительное устройство теплогенератора пульсирующего горения 2019
  • Хабибуллин Искандер Мидхатович
  • Глебов Геннадий Александрович
  • Коротков Михаил Юрьевич
  • Садыков Мансур Закариевич
  • Хабибуллин Мидхат Губайдуллович
RU2707784C1
КОТЕЛ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Винюков Николай Васильевич
  • Крылов Валерий Федорович
  • Кузин Александр Иванович
  • Поляков Михаил Израильевич
  • Сергеев Владимир Иванович
  • Срывалин Виктор Сергеевич
  • Хорощук Владимир Викторович
RU2293253C1
Газовый проточный нагревательный котёл 2022
  • Садыков Мансур Закариевич
RU2789938C1
СИСТЕМА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ 2001
  • Бондаренко М.И.
  • Поляков И.И.
  • Поляков М.И.
  • Попов В.В.
RU2175422C1
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ 2010
  • Сахабутдинов Рифхат Зиннурович
  • Короткова Ольга Юрьевна
  • Глебов Геннадий Александрович
  • Фаттахов Рустем Бариевич
  • Арсентьев Андрей Александрович
RU2454611C1
ПУЛЬСИРУЮЩАЯ ВИХРЕВАЯ ТОПКА 2009
  • Абраковнов Алексей Павлович
  • Глебов Геннадий Александрович
  • Поляков Михаил Израильевич
RU2414646C1
ТОПКА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ 2014
  • Ямилев Ильгиз Амирович
  • Вакутин Андрей Алексеевич
RU2549278C1
УСТРОЙСТВО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ 2014
  • Ямилев Ильгиз Амирович
  • Вакутин Андрей Алексеевич
RU2549279C1
ГАЗОВАЯ МНОГОФАКЕЛЬНАЯ ГОРЕЛКА 2002
  • Егоров В.А.
  • Гажев А.В.
  • Минаев Э.Д.
  • Демин Н.А.
RU2234030C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 560 854 C2

Реферат патента 2015 года КЛАПАННО-СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОТЛА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ

Изобретение относится к энергетике. Клапанно-смесительное устройство котла пульсирующего горения содержит камеру сжигания газообразного топлива с цилиндрической полостью, закрытой торцовой стенкой с проходным отверстием с одной стороны и открытой - с другой, запальное устройство, установленное в полости камеры сжигания, устройства подвода топлива и воздуха, снабженные ресиверами с обратными клапанами, смесительное устройство с дозирующими отверстиями, сообщающееся с камерой сжигания через проходное отверстие в торцовой стенке, дефлектор изменения направления потоков газообразного топлива, установленный на расстоянии от закрытого торца камеры сжигания, определяющем размер кольцевого канала выхода газовоздушной смеси из смесительного устройства в камеру сжигания. Дозирующие отверстия в стенке камеры смесительного устройства выполнены с хордовым направлением завихрения потока газа в цилиндрической камере смесительного устройства. Изобретение позволяет повысить надежность функционирования клапанно-смесительного устройства в режиме пульсирующего горения и снизить выбросы вредных веществ. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 560 854 C2

Клапанно-смесительное устройство котла пульсирующего горения, содержащее камеру сжигания газообразного топлива с цилиндрической полостью, закрытой торцовой стенкой с проходным отверстием с одной стороны и открытой - с другой, запальное устройство, установленное в полости камеры сжигания, устройства подвода топлива и воздуха, снабженные ресиверами с обратными клапанами, смесительное устройство с дозирующими отверстиями, сообщающееся с камерой сжигания через проходное отверстие в торцовой стенке, дефлектор изменения направления потоков газообразного топлива, установленный на расстоянии от закрытого торца камеры сжигания, определяющем размер кольцевого канала выхода газовоздушной смеси из смесительного устройства в камеру сжигания, отличающееся тем, что дозирующие отверстия в стенке камеры смесительного устройства выполнены с хордовым направлением завихрения потока газа в цилиндрической камере смесительного устройства и проходное отверстие в торцовой стенке камеры сжигания выполнено с диаметром, равным диаметру камеры смесительного устройства, а дефлектор выполнен с диаметром в пределах 0,6÷1,0 диаметра проходного отверстия в зависимости от вида топлива и закреплен на торцовой стенке распорками с аэродинамическим профилем на расстоянии в пределах 0,15÷0,50 диаметра проходного отверстия с возможностью продолжения завихрения газовоздушной смеси в направлении завихрения газа в камере смесительного устройства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2560854C2

СИСТЕМА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ 2001
  • Бондаренко М.И.
  • Поляков И.И.
  • Поляков М.И.
  • Попов В.В.
RU2175422C1
КОТЕЛ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Винюков Николай Васильевич
  • Крылов Валерий Федорович
  • Кузин Александр Иванович
  • Поляков Михаил Израильевич
  • Сергеев Владимир Иванович
  • Срывалин Виктор Сергеевич
  • Хорощук Владимир Викторович
RU2293253C1
УСТРОЙСТВО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ 1991
  • Краев Л.А.
  • Стыров Г.С.
  • Охотин В.Б.
  • Прасолов В.Н.
RU2040732C1
Способ получения метилового эфира 2-кето-1-гулоновой кислоты 1948
  • Березовский В.М.
  • Стрельчунас Л.И.
SU73447A1
US 5020987 A, 04.06.1991
WO 8706321 A1, 22.10.1987

RU 2 560 854 C2

Авторы

Глебов Геннадий Александрович

Садыков Мансур Закариевич

Коротков Михаил Юрьевич

Даты

2015-08-20Публикация

2014-05-13Подача