ПАРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2020 года по МПК F22B1/02 

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании водорода или природного газа (ПГ) в кислороде.

Известен парогенератор, содержащий запальное устройство с электросвечой, смесительную головку с магистралями подвода окислителя и горючего, камеру смешения с отверстиями, при этом камера сгорания с каналами тракта охлаждения выполнена выпуклой формы с центром вращения образующей вокруг оси камеры сгорания и состоит из двух частей, жестко и герметично соединенных между собой, с уступом, выполненным на внутренней стенке первой части, в котором имеются отверстия под углом к продольной оси камеры сгорания, соединенные с трактом охлаждения. (патент РФ на изобретение №2263017, Заявка: 2016119848 от 23.05.2016, МПК: F22B 1/00, F22B 37/00 - прототип)

Парогенератор работает следующим образом. Основной расход компонентов топлива поступает в смесительную головку по магистралям окислителя и горючего, и затем из форсунок в камеру сгорания, где происходит их воспламенение от запального факела. Одновременно с подачей основного расхода компонентов топлива, начинает поступать вода по магистрали в каналы тракта охлаждения первой части камеры сгорания. При этом компоненты топлива, вытекая из форсунок, образуют линии тока продуктов сгорания, которые плавно касаются внутренней стенки первой части камеры сгорания в районе смесительной головки. В наиболее напряженной, в тепловом отношении, зоне вода поступает из отверстий колец завесы, соединенных с трактом охлаждения первой части камеры сгорания, и надежно прижимается продуктами сгорания к внутренней стенке второй части камеры сгорания, осуществляя ее защиту.

Основными недостатками является сложность конструкции, обусловленная необходимостью выполнения отверстий подачи воды в районе сварного шва, трудности с охлаждением второй части камеры, вызванные тем, что в тракт охлаждения будет поступать вода, уже нагретая до предельных температур в первой части, что может привести к ее закипанию в тракте охлаждения с последующим образованием несплошностей потока воды в каналах тракта охлаждения из-за наличия пара и значительного ухудшения к условий второй части камеры, невозможность регулирования расхода пара из-за строго определенного расхода воды для охлаждения камеры, изменение которого в любую сторону может привести к ухудшению условий охлаждения камеры с последующим прогаром ее стенок.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание парогенератора с возможностью изменения расхода получаемого пара.

Решение указанной задачи достигается тем, что, предложенный парогенератор, согласно изобретению, содержит корпус с камерой сгорания, смесительную головку с полостями подвода компонентов топлива, пояса подачи компонентов топлива, соединенные с соответствующими полостями компонентов топлива при помощи каналов, при этом пояса подачи компонентов топлива выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами, причем на поверхностях оболочек выполнены ребра, расположенные по спирали, причем ребра на смежных поясах направлены в противоположные стороны, причем высота ребер соответствует величине кольцевого зазора между соответствующими оболочками, и образующими замкнутые кольцевые полости, открывающиеся в камеру сгорания, причем кольцевые полости компонентов топлива равномерно чередуются между собой, при этом в центральной части головки, между поясами подачи компонентов, установлен пояс подачи парообразующей жидкости, полость которого открывается в полость камеры сгорания, при этом на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости, причем в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости подачи компонентов топлива через одну между собой, причем угловое положение каналов в предыдущей полости отлично от углового положения аналогичных каналов в последующей полости, а диаметр упомянутых каналов уменьшается от периферии к центру смесительной головки, при этом указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез парогенератора, на фиг. 2 - показан продольный разрез смесительной головки предложенного парогенератора.

Парогенератор содержит корпус 1 с камерой сгорания 2, смесительную головку 3 с полостями подвода компонентов. Пояса подачи компонентов топлива 4 и 5 выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек 6, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами 7. Кольцевые полости компонентов топлива 4 и 5 равномерно чередуются между собой. В центральной части смесительной головки 3, между поясами подачи компонентов топлива 4 и 5, установлен пояс подачи парообразующей жидкости 8, полость которого открывается в полость камеры сгорания 2. На торцах обечаек 6, со стороны входа установлены торцевые профилированные днища 9, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости. В указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы 10 и 11, соединяющие упомянутые торцевые полости подачи компонентов топлива через одну между собой. Указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами. На поверхностях оболочек выполнены ребра 12, высота которых соответствует величине кольцевого зазора между соответствующими оболочками, причем ребра на смежных поясах направлены в противоположные стороны.

Предложенный парогенератор работает следующим образом.

Компоненты топлива подаются в соответствующие полости смесительной головки 3, и далее, через кольцевые зазоры 7, образованные поясами 4 и 5, в камеру сгорания 2. В камере сгорания компоненты топлива воспламеняются и образуют высокотемпературную газовую смесь. Через пояс подачи парообразующей жидкости 8 в высокотемпературную газовую смесь подается парообразующая жидкость. Под действием высоких температур газовой смеси, парообразующая жидкость испаряется с образованием пара. Образовавшаяся парогазовая смесь поступает к выходу из корпуса 1 и направляется дальше для дальнейшего использования. За счет того, что парообразующая жидкость подается в смесительную головку 3, ее расход не влияет на охлаждение камеры сгорания, что позволяет изменять расход парообразующей жидкости в широких пределах.

Использование предложенного технического решения позволит создать парогенератор с надежным охлаждением и возможностью изменения расхода пара.

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании водорода или природного газа (ПГ) в кислороде. Парогенератор содержит корпус с камерой сгорания, смесительную головку с полостями подвода компонентов топлива и пояса подачи компонентов топлива, соединенные с соответствующими полостями компонентов при помощи каналов. Пояса подачи компонентов топлива выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенных по отношению друг к другу с кольцевыми зазорами, и образующими замкнутые кольцевые полости, открывающиеся в камеру сгорания. На торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости. В указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости подачи компонентов топлива через одну между собой. Указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов топлива через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами. 2 ил.

Парогенератор, характеризующийся тем, что содержит корпус с камерой сгорания, смесительную головку с полостями подвода компонентов топлива, пояса подачи компонентов топлива, соединенные с соответствующими полостями компонентов топлива при помощи каналов, при этом пояса подачи компонентов топлива выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенных по отношению друг к другу с кольцевыми зазорами, причем на поверхностях оболочек выполнены ребра, расположенные по спирали, причем ребра на смежных поясах направлены в противоположные стороны, причем высота ребер соответствует величине кольцевого зазора между соответствующими оболочками, и образующими замкнутые кольцевые полости, открывающиеся в камеру сгорания, причем кольцевые полости компонентов топлива равномерно чередуются между собой, при этом в центральной части головки, между поясами подачи компонентов, установлен пояс подачи парообразующей жидкости, полость которого открывается в полость камеры сгорания, при этом на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости, причем в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости подачи компонентов топлива через одну между собой, причем угловое положение каналов в предыдущей полости отлично от углового положения аналогичных каналов в последующей полости, а диаметр упомянутых каналов уменьшается от периферии к центру смесительной головки, при этом указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.