ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА Российский патент 2017 года по МПК F23D14/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области техники сжигания газа и более конкретно – к газовой горелке.

Предпосылки создания изобретения

В настоящее время традиционные газовые горелки для водонагревателя, представленные на рынке, как правило, оснащены атмосферной колосниковой решеткой с рядом насадок, расположенных на ленте, в которых газ может быть смешан с атмосферным воздухом для сгорания с целью повышения скорости горения. В такой газовой горелке топочное отверстие для выпуска газа с получением пламени является относительно большим. В данной конфигурации, хотя и может быть выпущено большее количество газа из топочного отверстия, температура пламени является относительно низкой, поскольку происходит быстрый выпуск газа или смеси газа с воздухом и затрудняется их процесс горения в полной мере, поскольку в расчете конструкции предусмотрено выраженное ограничение. По этой причине в одной традиционной газовой горелке может быть предусмотрено 10-20 колосниковых решеток. Это не только является тратой энергии, но также увеличивает стоимость газовой горелки. Кроме того, неэффективное горение газа вызывает появление многих вредных газов, которые неблагоприятно влияют на здоровье человека.

Краткое описание сущности изобретения

На основе этого целью настоящего изобретения является создание газовой горелки с более высокой эффективностью горения для преодоления вышеуказанных недостатков предыдущего уровня техники.

В данном документе представлена газовая горелка, содержащая раму основного корпуса, ряд колосниковых решеток, отделенных друг от друга и расположенных в один ряд на верхней части рамы основного корпуса, причем на верхней торцевой поверхности каждой из ряда колосниковых решеток расположен ряд матриц воспламенения, при этом ряд матриц воспламенения выровнен по длине колосниковой решетки по меньшей мере в одну линию; при этом матрица воспламенения содержит две первые насадки и по меньшей мере одну вторую насадку, каждая из двух первых насадок выполнена с возможностью образования бокового пламени по ее краю, вторая насадка выполнена с возможностью образования продольного пламени в ее верхнем направлении, две первые насадки расположены друг напротив друга, направление протяженности каждой из двух первых насадок соответствует направлению протяженности колосниковой решетки, а вторая насадка расположена между двумя первыми насадками; также на нижней части рамы основного корпуса представлено устройство для регулировки впуска воздуха.

В одном варианте осуществления первая насадка представляет собой насадку прямоугольной формы или насадку трапециевидной формы, при этом первая насадка оснащена газовым рожком на каждой из четырех сторон первой насадки, а вторая насадка представляет собой насадку цилиндрической формы с газовым рожком на верхней части второй насадки.

В одном варианте осуществления, как первая насадка, так и вторая насадка выступают над верхней торцевой поверхностью колосниковой решетки на 0,5-1 мм.

В одном варианте осуществления вторая насадка дополнительно расположена в области между двумя смежными матрицами воспламенения на верхней торцевой поверхности колосниковой решетки.

В одном варианте осуществления рама основного корпуса оснащена по меньшей мере двумя поддерживающими рамами и рядом колосниковых решеток, установленных по меньшей мере на двух поддерживающих рамах бок о бок и отделенных друг от друга.

В одном варианте осуществления каждая по меньшей мере из двух поддерживающих рам оснащена рядом газовых трубок, имеющих точное соответствие с рядом колосниковых решеток.

В одном варианте осуществления нижняя часть рамы основного корпуса оснащена впускным отверстием для газа, выполненным с возможностью соединения с устройством для подачи газа, рама основного корпуса дополнительно оснащена сужающейся конической трубкой, трубкой со скрытой горловиной для нагнетания, рассеивающей трубкой, U-образной отводной трубкой и распределительной трубкой, последовательно соединенными между впускным отверстием для газа и колосниковыми решетками, а распределительная трубка оснащена рядом выпускных отверстий для газа, имеющих точное соответствие с рядом колосниковых решеток.

Преимущества и главные идеи вышеуказанного технического решения объяснены ниже.

В вышеуказанной газовой горелке газ, выпускаемый из первой и второй насадок, можно зажечь с образованием пылающего пламени. Первая насадка выполнена с возможностью образования бокового пламени по ее краю посредством выпуска газа в боковом направлении, а вторая насадка выполнена с возможностью образования продольного пламени в верхнем направлении посредством выпуска газа, направленного вверх. Продольное пламя действует как основной источник тепла для его хорошей устойчивости и высокой температуры. При конфигурации, в которой две первые насадки расположены друг напротив друга, а вторая насадка расположена между двумя первыми насадками, пламя, образовавшееся матрицей воспламенения, имеет W-образную форму, подобную форме подсолнуха. Такая конфигурация имеет следующие преимущества. Во-первых, боковое пламя, образовавшееся на первой насадке, способно нагревать газ во второй насадке для превращения продольного пламени во внешнее пламя с целью улучшения стабильности и устойчивости против отпуска продольного пламени, так что колосниковая решетка может стабилизировать процесс горения, даже если колосниковая решетка находится под относительно низкой нагрузкой (т.е. газ имеет относительно низкий выходной поток). Во-вторых, боковое пламя, образовавшееся на первой насадке, способно занимать пространство между двумя смежными матрицами воспламенения или пространство между двумя смежными колосниковыми решетками для более эффективного использования воздуха в данных пространствах, делая процесс горения более полным и распределение пламени более однородным, что в результате приводит к улучшению эффективности горения колосниковой решетки. В-третьих, воздух, подаваемый в устройство для регулировки впуска воздуха, может вытекать из пространства между двумя смежными колосниковыми решетками для предотвращения неполного горения газа вследствие недостаточного количества воздуха. С помощью контроля устройством для регулировки впуска воздуха поток воздуха можно регулировать для обеспечения полного сгорания газа, другими словами, можно дополнительно обеспечить эффективность горения колосниковой решетки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлено структурное схематическое изображение, на котором проиллюстрирована газовая горелка в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение, на котором показана верхняя торцевая поверхность газовой горелки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 представлен увеличенный вид области A, показанной на фиг. 2.

На фиг. 4 представлено схематическое изображение, на котором показана колосниковая решетка, показанная на фиг. 2, вид в перспективе B.

На фиг. 5 представлено схематическое изображение, на котором показано горение колосниковой решетки, показанной на фиг. 4.

Описание ссылочных позиций:

1 - рама основного корпуса; 11 - впускное отверстие для газа; 12 - сужающаяся коническая трубка; 13 - трубка со скрытой горловиной для нагнетания; 14 - рассеивающая трубка; 15 - U-образная отводная трубка; 16 - распределительная трубка; 17 - поддерживающая рама; 18 - устройство для регулировки впуска воздуха; 2 - колосниковая решетка; 21 - матрица воспламенения; 22 - первая насадка; 23 - вторая насадка; 24 - боковое пламя; 25 - продольное пламя; 3 - устройство для подачи газа; a - газ и b - воздух.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны далее в данном документе со ссылкой на чертежи.

Как показано на фиг. 1-5, представлена газовая горелка. Газовая горелка содержит раму 1 основного корпуса и ряд колосниковых решеток 2, отделенных друг от друга и расположенных в один ряд вдоль ширины колосниковой решетки 2 на верхней части рамы 1 основного корпуса. Ряд матриц воспламенения 21 расположен на верхней торцевой поверхности каждой из ряда колосниковых решеток 2, а ряд матриц воспламенения 21 выровнен по длине колосниковой решетки 2 по меньшей мере в одну линию. Матрица воспламенения 21 содержит две первые насадки 22 и по меньшей мере одну вторую насадку 23. Первая насадка 22 способна образовывать боковое пламя 24 по ее краю. Вторая насадка 23 способна образовывать продольное пламя 25 в ее верхнем направлении. Две первые насадки 22 расположены друг напротив друга, направление протяженности каждой из двух первых насадок 22 соответствует направлению протяженности колосниковой решетки 2, а вторая насадка 23 расположена между двумя первыми насадками 22. Газ «a», выпускаемый из первой и второй насадок, можно зажечь с образованием пылающего пламени. Первая насадка 22 способна образовывать боковое пламя 24 по ее краю посредством выпуска газа «a» в боковом направлении, а вторая насадка 23 выполнена с возможностью образования продольного пламени 25 в ее верхнем направлении посредством выпуска газа «a», направленного вверх. Продольное пламя 25 выполняет функцию основного источника тепла для его хорошей устойчивости и высокой температуры. При конфигурации, в которой две первые насадки 22 расположены друг напротив друга, а вторая насадка 23 расположена между двумя первыми насадками 22, пламя, образовавшееся матрицей воспламенения 21, имеет W-образную форму, подобную форме подсолнуха. Такая конфигурация имеет следующие преимущества. Во-первых, боковое пламя 24, образовавшееся на первой насадке 22, способно нагревать газ «a» во второй насадке 23 для превращения продольного пламени 25 во внешнее пламя с целью улучшения стабильности и устойчивости против отпуска продольного пламени 25, так что колосниковая решетка 2 может стабилизировать процесс горения, даже если колосниковая решетка 2 находится под относительно низкой нагрузкой (т.е. газ характеризуется относительно низким выходным потоком). Например, если нагрузка является относительно низкой, продольное пламя 25 является относительно небольшим, и в то же время часть бокового пламени 24, направленная ко второй насадке 23, может защитить нижнюю часть и основу продольного пламени 25, так что устойчивость против отпуска продольного пламени 25 может быть улучшена для обеспечения стабильности продольного пламени 25. В качестве другого примера, если нагрузка является относительно высокой, как боковое пламя 24, так и продольное пламя 25 имеют относительно большой размер, и в то же время часть бокового пламени 24, направленная ко второй насадке 23, может образовывать пламя в C-образной форме или в форме, противоположной C-образной форме, прикрепляясь к продольному пламени 25 таким образом, что боковое рассеивание продольного пламени 25 не будет чрезмерным, и оба вида пламени в рамках матрицы воспламенения будут более однородными в качестве единого целого с целью улучшения эффективности горения всей колосниковой решетки 2. Во-вторых, боковое пламя 24, образовавшееся на первой насадке 22, способно занимать пространство между двумя смежными матрицами воспламенения или пространство между двумя смежными колосниковыми решетками 2 для более эффективного использования воздуха в данных пространствах, делая процесс горения более полным и распределение пламени более однородным, что в результате приводит к улучшению эффективности горения колосниковой решетки. В-третьих, воздух, подаваемый в устройство 18 для регулировки впуска воздуха, может вытекать из пространства между двумя смежными колосниковыми решетками 2 с предотвращением неполного горения газа «a» вследствие недостаточного количества воздуха. С помощью контроля устройством 18 для регулировки впуска воздуха поток воздуха можно регулировать для обеспечения полного сгорания газа, другими словами, можно дополнительно обеспечить эффективность горения колосниковой решетки 2.

В одном варианте осуществления первая насадка 22 представляет собой насадку прямоугольной формы или насадку трапециевидной формы, при этом первая насадка 22 оснащена газовым рожком на каждой из четырех сторон первой насадки 22 для образования бокового пламени 24 по ее краю. Вторая насадка 23 представляет собой насадку цилиндрической формы с газовым рожком на верхней части второй насадки 23 для образования продольного пламени 25 в ее верхнем направлении. Как первая насадка, так и вторая насадка выступают над верхней торцевой поверхностью колосниковой решетки на 0,5-1 мм. Кроме того, область между двумя смежными матрицами воспламенения 21 на верхней торцевой поверхности колосниковой решетки 2 оснащена двумя вторыми насадками 23 для увеличения тепловой мощности колосниковой решетки 2.

В одном варианте осуществления рама 1 основного корпуса оснащена по меньшей мере двумя поддерживающими рамами 17 и рядом колосниковых решеток 2, установленных по меньшей мере на двух поддерживающих рамах 17 бок о бок и отделенных друг от друга. Каждая по меньшей мере из двух поддерживающих рам оснащена рядом газовых трубок для подачи газа «a», имеющих точное соответствие с рядом колосниковых решеток 2 и соответственно соединенных с рядом колосниковых решеток 2. Нижняя часть рамы 1 основного корпуса оснащена впускным отверстием 11 для газа, выполненным с возможностью соединения с устройством 3 для подачи газа, при этом рама 1 основного корпуса дополнительно оснащена сужающейся конической трубкой 12, трубкой со скрытой горловиной для нагнетания 13, рассеивающей трубкой 14, U-образной отводной трубкой 15 и распределительной трубкой 16, последовательно соединенными между впускным отверстием 11 для газа и колосниковыми решетками 2, а распределительная трубка 16 оснащена рядом выпускных отверстий для газа. С помощью выпускного отверстия для газа можно подавать газ «a» в колосниковую решетку 2 через газовую трубку. При подаче газа во впускное отверстие 11 для газа с помощью устройства 3 для подачи газа определенное количество воздуха «b» может поступать во впускное отверстие 11 для газа, смешиваясь с газом «a» с образованием смешанного газа (это может ускорять скорость горения газа «a» в соответствии с основной идеей горения). Затем смешанный газ может поступать через сужающуюся коническую трубку 12, трубку 13 со скрытой горловиной для нагнетания, рассеивающую трубку 14, U-образную отводную трубку 15, распределительную трубку 16 и газовую трубку последовательно, поступать в колосниковую решетку 2 и выпускаться из первой и второй насадок 22, 23 на колосниковой решетке 2 для горения с образованием пламени.

На основе проведенных экспериментов для газовой горелки в соответствии с настоящим изобретением необходимо лишь 8-15 колосниковых решеток для получения тепловой мощности, которая соответствует или превышает тепловую мощность традиционной газовой горелки. Таким образом, газовая горелка в соответствии с настоящим изобретением имеет более высокую энергоэффективность и более низкую стоимость.

Технические признаки вышеуказанных вариантов осуществления могут быть комбинированы произвольно. Для краткого изложения описания были описаны не все возможные комбинации технических признаков вышеуказанных вариантов осуществления, но будет очевидно, что данные возможные комбинации входят в объем настоящего изобретения, если только нет противоречия между техническими признаками.

Вышеуказанные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны подробно и их не стоит истолковывать как ограничения объема настоящего изобретения. Следует отметить, что вариации и улучшения будут очевидными для специалистов в области техники, к которой относится настоящее изобретение, не отходя от сущности и объема изобретения. Следовательно, объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к области энергетики. Газовая горелка содержит раму основного корпуса, ряд колосниковых решеток, отделенных друг от друга и расположенных в один ряд на верхней части рамы основного корпуса, на верхней торцевой поверхности каждой из ряда колосниковых решеток расположен ряд матриц воспламенения, при этом ряд матриц воспламенения выровнен по длине колосниковой решетки по меньшей мере в одну линию; матрица воспламенения содержит две первые насадки и по меньшей мере одну вторую насадку, каждая из двух первых насадок выполнена с возможностью образования бокового пламени по ее краю, вторая насадка выполнена с возможностью образования продольного пламени в ее верхнем направлении, две первые насадки расположены друг напротив друга, направление протяженности каждой из двух первых насадок соответствует направлению протяженности колосниковой решетки, а вторая насадка расположена между двумя первыми насадками; на нижней части рамы основного корпуса предусмотрено устройство для регулировки впуска воздуха. Изобретение позволяет снизить выброс вредных веществ. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Газовая горелка, содержащая раму основного корпуса, ряд колосниковых решеток, отделенных друг от друга и расположенных в один ряд на верхней части рамы основного корпуса, отличающаяся тем, что на верхней торцевой поверхности каждой из ряда колосниковых решеток расположен ряд матриц воспламенения, при этом ряд матриц воспламенения выровнен по длине колосниковой решетки по меньшей мере в одну линию; матрица воспламенения содержит две первые насадки и по меньшей мере одну вторую насадку, каждая из двух первых насадок выполнена с возможностью образования бокового пламени по ее краю, вторая насадка выполнена с возможностью образования продольного пламени в ее верхнем направлении, две первые насадки расположены друг напротив друга, направление протяженности каждой из двух первых насадок соответствует направлению протяженности колосниковой решетки, а вторая насадка расположена между двумя первыми насадками; на нижней части рамы основного корпуса предусмотрено устройство для регулировки впуска воздуха.

2. Газовая горелка по п. 1, отличающаяся тем, что первая насадка представляет собой насадку прямоугольной формы или насадку трапециевидной формы, при этом первая насадка оснащена газовым рожком на каждой из четырех сторон первой насадки, а вторая насадка представляет собой насадку цилиндрической формы с газовым рожком на верхней части второй насадки.

3. Газовая горелка по п. 2, отличающаяся тем, что как первая насадка, так и вторая насадка выступают над верхней торцевой поверхностью колосниковой решетки на 0,5-1 мм.

4. Газовая горелка по п. 1, отличающаяся тем, что вторая насадка дополнительно расположена в области между двумя смежными матрицами воспламенения на верхней торцевой поверхности колосниковой решетки.

5. Газовая горелка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что рама основного корпуса оснащена по меньшей мере двумя поддерживающими рамами, и ряд колосниковых решеток, отделенных друг от друга, установлен по меньшей мере на двух поддерживающих рамах бок о бок.

6. Газовая горелка по п. 5, отличающаяся тем, что каждая по меньшей мере из двух поддерживающих рам оснащена рядом газовых трубок, имеющих точное соответствие с рядом колосниковых решеток.

7. Газовая горелка по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что нижняя часть рамы основного корпуса оснащена впускным отверстием для газа, выполненным с возможностью соединения с устройством для подачи газа, при этом рама основного корпуса дополнительно оснащена сужающейся конической трубкой, трубкой со скрытой горловиной для нагнетания, рассеивающей трубкой, U-образной отводной трубкой и распределительной трубкой, последовательно соединенными между впускным отверстием для газа и колосниковыми решетками, и распределительная трубка оснащена рядом выпускных отверстий для газа, которые характеризуются точным соответствием с рядом колосниковых решеток.