ГОРЕЛКА, ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ В СЕБЯ ТАКУЮ ГОРЕЛКУ, И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ ГОРЕЛКОЙ Российский патент 2024 года по МПК F23D14/02 F24H1/00 F23N5/20 

Перекрестная ссылка на родственную заявку

[0001] В настоящей заявке заявлен приоритет корейской патентной заявки №10-2021-0193355, поданной в Корейское ведомство интеллектуальной собственности 30 декабря 2021 г., все содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Настоящее раскрытие относится к горелке, водонагревательному устройству, включающему в себя такую горелку, и к способу управления горелкой.

Уровень техники

[0003] Водонагревательное устройство - это устройство, которое нагревает текучую среду. Текучая среда может быть водой. Водонагревательное устройство может нагревать требуемую область путем выпуска нагретой воды в источник потребления или путем доставки нагретой воды в канал для отопления. Водонагревательным устройством для отопления может быть котел.

[0004] Соответственно, для нагрева воды в водонагревательном устройстве, водонагревательное устройство обычно имеет конструкцию, которая с помощью горелки может обеспечить реакцию горения с образованием пламени и газообразных продуктов сгорания, а также может нагревать воду с использованием тепла, передаваемого от пламени, и тепла, передаваемого от газообразных продуктов сгорания.

[0005] Горелка генерирует электрическую искру в воздухе и топливе, чтобы вызвать реакцию горения. Соответственно, воздух и топливо должны подаваться в горелку, а водонагревательное устройство должно выпускать газообразные продукты сгорания, образующиеся в результате реакции горения, через газопровод.

[0006] Когда газопровод, соединенный с водонагревательным устройством, выполнен длинным в направлении вверх/вниз, и в газопроводе создается отрицательное давление, скорость, с которой выходят газообразные продукты сгорания, может повыситься, и может возникнуть явление отрыва, при котором пламя обычно в горелке не образуется. Поскольку в случае горелки, используемой для мощного котла, возможно управление только подачей или отсутствием подачи топлива, тогда как воздух просто подается или не подается, трудно справиться с явлением отрыва при его возникновении.

[0007] Кроме того, когда газопровод длинный, может возникнуть взрывное воспламенение, поскольку создается сопротивление, соответствующее длине газопровода, и газопровод может быть разорван из-за взрывного воспламенения или может отклониться от надлежащего местоположения.

Сущность изобретения

[0008] Настоящее изобретение было разработано для решения вышеуказанных проблем, возникающих в уровне техники, при этом преимущества, обеспеченные уровнем техники, остаются неизменными.

[0009] Одним из аспектов настоящего изобретения является горелка, в которой может происходить стабильное горение в соответствии с нагрузкой при условиях эксплуатации, водонагревательное устройство, включающее в себя такую горелку, и способ управления горелкой.

[0010] Технические задачи, решаемые с помощью настоящего изобретения, не ограничиваются вышеуказанными проблемами, при этом любые другие технические задачи, не указанные в настоящем документе, станут хорошо понятными специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение, из нижеследующего описания.

[0011] Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, горелка включает в себя часть для подачи топлива, которая подает в камеру сгорания топливо для реакции горения, часть для подачи воздуха, включающую в себя дутьевой вентилятор, подающий воздух для реакции горения в камеру сгорания в соответствии с его вращением, и трубопровод подачи воздуха, соединенный с дутьевым вентилятором, с возможностью подачи воздуха извне в дутьевой вентилятор, часть для воспламенения, генерирующая искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха, часть для получения данных давления, соединенную с трубопроводом подачи воздуха с возможностью получать данные давления воздуха, подаваемого в часть для подачи воздуха, и процессор, электрически соединенный с частью для подачи воздуха и частью для получения данных давления, при этом процессор управляет дутьевым вентилятором так, чтобы скорость вращения дутьевого вентилятора увеличивалась, когда значение давления, полученное частью для получения данных давления, меньше заданного значения опорного давления.

[0012] Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, водонагревательное устройство включает в себя камеру сгорания, в которой происходит реакция горения, горелку и теплообменник, принимающий газообразные продукты сгорания, образующиеся при реакции горения, и осуществляет теплообмен с водой, при этом горелка включает в себя часть для подачи топлива, подающую в камеру сгорания топливо, часть для подачи воздуха, включающую в себя дутьевой вентилятор, подающий воздух в камеру сгорания в соответствии с его вращением, и трубопровод подачи воздуха, соединенный с дутьевым вентилятором с возможностью подачи воздуха извне в дутьевой вентилятор, часть для воспламенения, генерирующую искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха, часть для получения данных давления, соединенную с трубопроводом подачи воздуха с возможностью получать данные о давлении воздуха, подаваемого в часть для подачи воздуха, и процессор, электрически соединенный с частью для подачи воздуха и частью для получения данных давления воздуха, при этом процессор управляет скоростью вращения дутьевого вентилятора на основании значения давления, полученного частью для получения данных давления, и заданного значения опорного давления.

[0013] Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения способ управления горелкой включает в себя получение данных давления воздуха, подаваемого в горелку, включающую в себя дутьевой вентилятор, сравнение полученного значения давления с заданным значением опорного давления, и повышение скорости вращения дутьевого вентилятора, влияющей на давление воздуха, подаваемого в горелку, когда полученное значение давления меньше значения опорного давления.

Краткое описание чертежей

[0014] Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания, взятого вместе с сопроводительными чертежами:

[0015] На фиг. 1 представлен аксонометрический вид, иллюстрирующий горелку водонагревательного устройства, и часть, примыкающую к горелке, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0016] на фиг. 2 представлен аксонометрический вид горелки водонагревательного устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0017] на фиг. 3 представлен аксонометрический вид, иллюстрирующий вращательную часть дутьевого вентилятора согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0018] на фиг. 4 представлен концептуальный вид водонагревательного устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0019] на фиг. 5 представлен вид, иллюстрирующий топливный клапан горелки согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

[0020] на фиг. 6 представлен вид, иллюстрирующий топливный клапан по фиг. 5, при этом его фрагмент удален и видна его внутренняя конструкция; и

[0021] на фиг. 7 представлен вид, иллюстрирующий порт обратной связи, топливную камеру и порт клапана для топливного клапана по фиг. 5.

Осуществление изобретения

[0022] Далее некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут раскрыты подробно со ссылкой на иллюстративные чертежи. При добавлении номеров позиций к компонентам на каждом чертеже следует отметить, что одинаковые или эквивалентные компоненты обозначены одинаковым номером даже тогда, когда они изображены на разных чертежах. Кроме того, при раскрытии варианта осуществления настоящего изобретения подробное описание связанной с ним известной конфигурации или функции будет опущено, если установлено, что оно мешает пониманию варианта осуществления настоящего изобретения.

[0023] При описании компонентов варианта осуществления согласно настоящему изобретению могут использоваться такие термины, как первый, второй, А, В, (а), (b) и т.п. Эти термины предназначены только для того, чтобы отличать компоненты от других компонентов, при этом термины не ограничивают характер, порядок или последовательность компонентов. Если не указано иное, все термины, включая технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют то же значение, которое обычно понимается специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Далее будет понятно, что термины, такие как термины, определенные в широко используемых словарях, должны толковаться как имеющие значение, отвечающее их значению в контексте соответствующего уровня техники, и не должны толковаться в абстрактном или чересчур формальном смысле, если только это прямо не указано в настоящем документе.

[0024] На фиг. 1 представлен аксонометрический вид, иллюстрирующий горелку 10 водонагревательного устройства 1, и часть, примыкающую к горелке 10, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 представлен аксонометрический вид горелки 10 водонагревательного устройства 1 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0025] Как показано на чертежах, водонагревательное устройство 1 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения включает в себя камеру 20 сгорания и горелку 10. В описании и на чертежах настоящего изобретения направление влево/вправо и направление вперед/назад представляют собой направления, перпендикулярные направлению вверх/вниз и являются относительными направлениями, используемыми для удобства раскрытия изобретения, и могут различаться в зависимости от положения водонагревательного устройства 1.

[0026] Водонагревательное устройство 1 может включать в себя камеру 20 сгорания, горелку 10 и теплообменник (не показан). Горелка 10 может быть соединена с одной боковой поверхностью камеры 20 сгорания, при этом участок горелки 10 может быть вставлен в камеру 20 сгорания. Горелка 10 может присоединяться к камере 20 сгорания вдоль горизонтального направления. Как показано, горелка 10 может присоединяться к камере 20 сгорания от задней поверхности камеры 20 сгорания к передней стороне, но боковая поверхность и направление, к которой и в котором присоединяется горелка 10, этим не ограничиваются.

[0027] Газообразные продукты сгорания образуются при возникновении пламени на участке горелки 10, вставленном в камеру 20 сгорания, и протекании реакции горения, при этом газообразные продукты сгорания поступают из камеры сгорания 20 в теплообменник и обмениваются теплом с протекающей в теплообменнике водой, нагревая ее. Вода, нагретая в теплообменнике, может поступать на отопление или может подаваться в виде горячей воды.

[0028] Горелка 10 может представлять собой пушечную горелку 10. Пушечная горелка 10 является горелкой, в которой конфигурация для подачи воздуха, конфигурация для подачи топлива и конфигурация для воспламенения объединены в блок.

[0029] Горелка 10 может включать в себя части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива, части 13 и 14 для подачи воздуха, часть 19 для воспламенения, часть 16 для получения данных давления, и процессор.

[0030] Часть 19 для воспламенения

[0031] Часть 19 для воспламенения выполнена с возможностью создавать искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха. Дистальный конец части 19 для воспламенения, вставленный в камеру 20 сгорания, может генерировать искру, при этом часть 19 для воспламенения может проходить через отверстие смесителя 13, который будет описан ниже, чтобы воспламеняющий внутренний конец, то есть дистальный конец части 19 для воспламенения, находился в камере сгорания, то есть во внутреннем пространстве камеры 20 сгорания. Хотя в данном варианте осуществления настоящего изобретения раскрывается, что часть 19 для воспламенения представляет собой запальную свечу, в качестве части 19 для воспламенения можно использовать устройство, осуществляющее воспламенение способом, отличным от запальной свечи.

[0032] Часть 19 для воспламенения может обеспечивать воспламенение электрической искрой смеси топлива и воздуха. Поскольку электрическая искра генерируется в ситуации, когда воздух и топливо, выдаваемое частями 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива, проходят через смеситель 113 с образованием смеси, может возникать пламя.

[0033] Внутренний воспламеняющий конец части 19 для воспламенения, представляющий собой ее дистальный конец в опорном направлении, может быть расположен рядом с топливной форсункой 12 частей 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива.

[0034] Корпус 11

[0035] Горелка 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения может включать в себя корпус 11. Корпус 11 представляет собой деталь, которая является каркасом горелки 10 и может включать в себя трубу 112 дутьевого вентилятора, смеситель 113 и раму 111.

[0036] Рама 111 представляет собой деталь, соединяющую трубу 112 дутьевого вентилятора и части 13 и 14 для подачи воздуха, при этом компоненты, которые будут раскрыты ниже, могут соединяться друг с другом, опираясь на раму 111. Внутренняя область рамы 111 является пустой и может обеспечивать подачу воздуха, подаваемого частями 13 и 14 для подачи воздуха, в трубу 112 дутьевого вентилятора.

[0037] Труба 112 дутьевого вентилятора представляет собой деталь, окружающую топливную форсунку 12, вставленную внутрь камеры 20 сгорания, и участок части 19 для воспламенения, и соединена с частями 13 и 14 для подачи воздуха. Труба 112 дутьевого вентилятора может иметь внутреннее пространство, в котором протекает воздух, нагнетаемый частями 13 и 14 для подачи воздуха, и выпускное отверстие, которое представляет собой отверстие, открывающееся в пространство горения в опорном направлении. Воздух, нагнетаемый частями 13 и 14 для подачи воздуха, может выходить в пространство горения через выпускное отверстие и может смешиваться с топливом, встречаясь с искрой и образуя пламя. Смеситель 113 может располагаться в выпускном отверстии, при этом по меньшей мере часть выпускного отверстия может быть закрыта смесителем 113.

[0038] Труба 112 дутьевого вентилятора может иметь внешнюю цилиндрическую форму, открывающуюся в опорном направлении. Труба 112 дутьевого вентилятора может соединяться с камерой 20 сгорания.

[0039] Смеситель 113 представляет собой элемент, предназначенный для ровного образования пламени. Смеситель 113 может обеспечить смешивание топлива, выпускаемого частями 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива, вместе с воздухом, подаваемым частями 13 и 14 для подачи воздуха, для достижения пространства горения.

[0040] Смеситель 113 может иметь множество смесительных частей, чтобы топливо и воздух хорошо перемешивались. Смесительные части могут быть расположены в местах, соответствующих расположениям множества топливных форсунок 12. Множество смесительных частей может быть расположено в окружном направлении, окружая центральный круг. Смесительные части могут быть снабжены смесительными каналами, которые открываются в направлении вперед/назад. Соответственно, топливо, выпускаемое топливной форсункой, и воздух могут смешиваться в смесительных каналах и могут выходить в пространство горения. Множество смесительных частей могут соединяться друг с другом, образуя кольцевую конструкцию.

[0041] Часть 13 и 14 для подачи воздуха

[0042] На фиг. 3 представлен аксонометрический вид, иллюстрирующий вращательную часть 132 дутьевого вентилятора 13 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0043] Части 13 и 14 для подачи воздуха являются компонентами для нагнетания воздуха, подаваемого извне в камеру 20 сгорания. Соответственно, части 13 и 14 для подачи воздуха могут включать в себя дутьевой вентилятор 13 и трубопровод 14 подачи воздуха для подачи воздуха к дутьевому вентилятору 13.

[0044] Дутьевой вентилятор 13 представляет собой устройство, нагнетающее, в соответствии с его вращением, в камеру 20 сгорания воздух для реакции горения. Дутьевой вентилятор 13 может включать в себя лопаточную часть 131, нагнетающую воздух в трубу 112 дутьевого вентилятора при вращении, и вращательную часть 132, которая генерирует вращательную приводную силу для вращения лопаточной части 131 и подводит вращательную приводную силу к лопаточной части 131. Лопаточная часть 131 может представлять собой рабочее колесо в кожухе. Вращательная часть 132 может представлять собой бесколлекторный двигатель постоянного тока (БДПТ). Соответственно, благодаря управлению посредством процессора, можно обеспечить точное управление скоростью вращательной части 132. Лопаточная часть 131 может быть установлена с возможностью вращения так, чтобы направление влево/вправо было осевым направлением, а вращательная часть 132, как показано, может быть соединена с правой стороной лопаточной части 131.

[0045] Частями 13 и 14 для подачи воздуха можно управлять так, чтобы воздух нагнетался в трубу 112 дутьевого вентилятора при множестве различных скоростей потока. Процессор может осуществлять управление таким образом, чтобы управлять вращательной частью 132 при различных скоростях путем подачи токов разной величины на вращательную часть 132. На низком уровне процессор может обеспечивать заданный ток низкого уровня для вращательной части 132, а на высоком уровне процессор может обеспечивать ток высокого уровня, превышающий ток низкого уровня для вращательной части 132. Процессор может управлять частями 13 и 14 для подачи воздуха так, чтобы двигатель 223 дутьевого вентилятора работал на низком уровне в момент воспламенения и работал на высоком уровне после воспламенения.

[0046] Низкий уровень означает уровень, на котором двигатель 13 дутьевого вентилятора вращается со скоростью низкого уровня, так что воздух подается со скоростью потока низкого уровня, которая является заданной скоростью потока. Скорость низкого уровня может быть определена коэффициентом избытка воздуха низкого уровня горелки 10 или генерируемым количеством теплоты. Высокий уровень означает уровень, на котором вращательная часть 132 вращается со скоростью высокого уровня, превышающей скорость низкого уровня, так что воздух подается со скоростью потока высокого уровня, превышающей скорость потока низкого уровня.

[0047] Трубопровод 14 подачи воздуха представляет собой трубопровод, соединенный с дутьевым вентилятором 13, чтобы воздух извне подавался к дутьевому вентилятору 13. Как показано, трубопровод 14 подачи воздуха может быть присоединен с левой стороны лопаточной части 131, противоположно вращательной части 132 относительно лопаточной части 131, и может подавать воздух во вращательную часть 132. Трубопровод 14 подачи воздуха может включать в себя соединительный трубопровод 141, который соединен с вращательной частью 132 и проходит вниз с правой стороны дутьевого вентилятора 13, и внешний трубопровод 142, который проходит вправо от нижнего конца соединительного трубопровода 141. Соединительный трубопровод 141 и внешний трубопровод 142 могут крепиться друг к другу.

[0048] Часть 16 для получения данных давления

[0049] Часть 16 для получения данных давления представляет собой компонент, который соединен с трубопроводом 14 подачи воздуха для получения данных давления воздуха, подаваемого в компоненты 13 и 14 подачи воздуха. Компонент 16 получения данных давления может быть датчиком атмосферного давления (ДАД), но его тип этим не ограничивается. Часть 16 для получения данных давления может быть соединена с наружным трубопроводом 142 для получения данных давления воздуха, который проходит по внешнему трубопроводу 142 и подается извне (с наружной стороны) в дутьевой вентилятор 13. Часть 16 для получения данных давления может передавать полученное давление в процессор.

[0050] Процессор

[0051] Процессор представляет собой компонент, включающий в себя элемент, который может выполнять логические операции для выполнения управляющей команды, и может включать в себя центральный процессор (ЦП). Процессор может соединяться с элементами для передачи сигналов для управления в соответствии с управляющими командами элементу, и может быть подключен к датчикам и средствам получения данных для приема полученной информации в виде сигналов. Соответственно, в варианте осуществления настоящего изобретения процессор может быть электрически соединен с различными элементами, входящими в состав водонагревательного устройства 1. Поскольку процессор может быть электрически соединен с элементами, он может быть соединен с элементами проводным образом или может дополнительно включать в себя модуль связи, который может осуществлять беспроводную связь для взаимной связи.

[0052] Горелка 10 может дополнительно включать в себя носитель данных, при этом управляющие команды, выполняемые процессором, могут храниться на используемом носителе данных. Носителем данных может быть такое устройство, как жесткий диск (HDD), твердотельный накопитель (SSD), сервер, энергозависимый носитель или энергонезависимый носитель, но виды носителей данных этим не ограничиваются. Кроме того, носитель данных может дополнительно хранить данные, необходимые для того, чтобы процессор мог выполнить операцию.

[0053] Процессор может быть электрически соединен с частями 13 и 14 для подачи воздуха и частью 16 для получения данных давления. Здесь электрическое соединение включает в себя физическое соединение для протекания тока и соединение посредством связи для передачи и приема управляющих сигналов.

[0054] Процессор может управлять скоростью вращения дутьевого вентилятора 13 на основании значения давления, полученного частью 16 для получения данных давления, и заданного опорного давления. Процессор может управлять дутьевым вентилятором 13 так, чтобы скорость вращения дутьевого вентилятора 13 повышалась, когда значение давления, полученное частью 16 для получения данных давления, ниже заданного опорного давления. Когда в длинном газопроводе возникает отрицательное давление, давление воздуха, подаваемого в дутьевой вентилятор 13, уменьшается, и, следовательно, может возникнуть явление отрыва. Соответственно, в этом случае, поскольку более высокий расход воздуха подается за счет управления процессором так, чтобы дутьевой вентилятор 13 вращался сильнее, могут возникнуть условия давления, при которых явление отрыва не возникает, и может быть обеспечено нормальное горение, то есть могут возникнуть условия, аналогичные опорному давлению. И наоборот, процессор может управлять дутьевым вентилятором 13 так, чтобы скорость вращения дутьевого вентилятора 13, уменьшалась, когда значение давления, полученное частью 16 для получения данных давления, является чрезмерно высоким значением давления.

[0055] Значение опорного давления может быть заданным значением. Процессор может в качестве значения опорного давления задавать значение давления, полученное частью 16 для получения данных давления, когда работа компонентов 13 и 14 подачи воздуха прекращается и запускается снова.

[0056] Часть 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива

[0057] Части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива - это компонент, который подает топливо для реакции горения и может подавать топливо в пространство горения, которое является внутренней областью камеры 20 сгорания. Топливо, подаваемое частями 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива, может быть газообразным в виде горючего газа.

[0058] Части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива могут включать в себя топливную форсунку 12. Топливная форсунка 12 представляет собой узел, выпускающий топливо. Можно обеспечить множество топливных форсунок 12. Можно обеспечить множество топливных форсунок 12, которые могут уменьшить количество выбросов оксидов азота за счет создания разделенного пламени. Множество топливных форсунок 12 могут располагаться на расстоянии друг от друга, окружая топливную форсунку 12, находящуюся в центре, причем топливная форсунка 12 находится в центре, если смотреть в опорном направлении. Множество топливных форсунок 12 могут располагаться под одинаковым углом, при этом центром является часть 19 для воспламенения. Соответственно, если смотреть в опорном направлении, фигура, полученная путем соединения местоположений множества топливных форсунок 12, может быть правильным многоугольником.

[0059] Части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива могут включать в себя топливный клапан 15. Части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива могут включать в себя трубопровод 17 подвода к клапану для подвода топлива, хранящегося в топливном резервуаре, к топливному клапану 15. Части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива могут включать в себя трубопровод 18 подвода к форсунке для подвода топлива, выходящего из топливного клапана 15, к топливной форсунке 12. Как показано, трубопровод 17 подвода к клапану может включать в себя первый трубопровод 171 подвода к клапану, соединенный с топливным резервуаром, и множество вторых трубопроводов 172 подвода к клапану, на которые разветвляется первый трубопровод 171 подвода к клапану, и которые подводят топливо к множеству топливных клапанов 15. Трубопровод 18 подвода к форсунке может включать в себя первый трубопровод 181 подвода к форсунке, собирающий в одном месте топливо, выходящее из множества топливных клапанов 15, и второй трубопровод 182 подвода к форсунке, идущий к топливной форсунке 12 от первого трубопровода 181 подвода к форсунке.

[0060] Топливный клапан 15 может управлять расходом топлива, подаваемого в камеру 20 сгорания. Топливный клапан 15 может управлять расходом топлива, подаваемого в камеру 20 сгорания, в соответствии с давлением в камере 20 сгорания.

[0061] На фиг. 4 представлен концептуальный вид системы 100 водонагревательного устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0062] Как показано на чертеже, система 100 водонагревательного устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения может включать в себя множество водонагревательных устройств 1а и 1b. Множество водонагревательных устройств 1а и 1b могут быть такими же, как раскрытое выше водонагревательное устройство 1, и могут быть первым водонагревательным устройством 1а и вторым водонагревательным устройством 1b, соответственно. Первое водонагревательное устройство 1а и второе водонагревательное устройство 1b могут быть соединены с общим газопроводом 101 посредством первого газопровода 102 и второго газопровода 103. Когда первое водонагревательное устройство 1а работает, а второе водонагревательное устройство 1b не работает, внутреннее давление в камере 20 сгорания второго водонагревательного устройства 1b может повышаться за счет газообразных продуктов сгорания, выходящих из первого водонагревательного устройства 1а. В этом случае расход топлива, подаваемого во второе водонагревательное устройство 1b, будет ниже, чем расход воздуха, и, следовательно, отношение топлива к нормальному воздуху не сможет поддерживаться, в результате чего ровное горение может быть не обеспечено.

[0063] На фиг. 5 представлен вид, иллюстрирующий топливный клапан 15 горелки 10 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг. 6 представлен вид, иллюстрирующий топливный клапан 15 по фиг. 5, при этом его фрагмент отсутствует и видна его внутренняя конструкция. На фиг. 7 представлен вид, иллюстрирующий порт 156 обратной связи, топливную камеру 153 и порт 155 клапана топливного клапана 15 по фиг. 5.

[0064] Части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива согласно варианту осуществления могут решить вышеуказанную проблему путем управления степенью открытия топливного клапана 15 в соответствии с давлением в камере 20 сгорания. Части 12, 15, 17 и 18 для подачи топлива могут включать в себя трубопровод подачи давления, который сообщается с внутренней областью камеры 20 сгорания и соединен с топливным клапаном 15, чтобы управлять степенью открытия топливного клапана 15 в соответствии с давлением в камере 20 сгорания. Внутреннее давление в камере 20 сгорания подается в топливный клапан 15 по трубопроводу подачи давления, чтобы обеспечить управление с обратной связью. Один конец трубопровода подачи давления может быть соединен с портом 156 обратной связи, а противоположный его конец может быть расположен внутри трубы 112 дутьевого вентилятора для подачи внутреннего давления камеры 20 сгорания в топливный клапан 15.

[0065] Топливный клапан 15 может включать в себя порт 156 обратной связи, топливную камеру 153 и порт 155 клапана. Топливный клапан 15 может включать в себя камеру 151 подачи и камеру 152 открытия/закрытия.

[0066] Топливо, подаваемое в топливный клапан 15 по трубопроводу 17 подвода к клапану, может вводиться в камеру 151 подачи. Камера 151 подачи может соединяться с камерой 152 открытия/закрытия для подачи топлива в камеру 152 открытия/закрытия. В камере 152 открытия/закрытия может находиться корпус клапана открытия/закрытия. Отверстие, соединенное с топливной камерой 153, может открываться и закрываться корпусом клапана открытия/закрытия в соответствии с управлением со стороны процессора. Соответственно, контроль за подачей или отсутствием подачи топлива может осуществляться камерой 152 открытия/закрытия.

[0067] Топливная камера 153 может получать топливо из камеры 152 открытия/закрытия и может выпускать топливо через топливное отверстие, соединенное с трубопроводом 18 подвода к форсунке. То есть топливное отверстие может быть соединено с топливной форсункой 12 и камерой 20 сгорания посредством трубопровода 18 подвода к форсунке. Порт 155 клапана может открывать и закрывать топливное отверстие. Порт 155 клапана может соединяться с трубопроводом подачи давления, чтобы приводиться в действие дифференциальным давлением порта 156 обратной связи, который получает среду с давлением в камере 20 сгорания и топливной камеры 153. Топливный клапан 15 может включать в себя порт 156 обратной связи, соединенный с трубопроводом подачи давления и топливной камерой 153.

[0068] Без управления с обратной связью, когда давление в камере 20 сгорания высокое, подается меньшее количество топлива, чем когда давление в камере 20 сгорания является более низким, и, следовательно, затруднительно поддерживать отношение топлива к нормальному воздуху. Поскольку, как в варианте осуществления настоящего изобретения, для компенсации этого предусмотрен топливный клапан 15, порт 155 клапана может открывать топливное отверстие с более высокой степенью открытия, когда давление в камере 20 сгорания выше, и может открывать топливное отверстие с более низкой степенью открытия, когда давление в камере 20 сгорания ниже. Соответственно, в водонагревательном устройстве 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения, с помощью топливного клапана 15 можно подать в камеру 20 сгорания большее количество топлива, когда давление в камере сгорания 20 выше, чем когда давление в камере сгорания 20 ниже, и, следовательно, можно поддерживать отношение топлива к нормальному воздуху.

[0069] Может быть предусмотрено множество топливных клапанов 15, как показано на чертеже, которые могут быть подключены параллельно друг другу. Указание того, что топливные клапаны 15 подключены параллельно друг другу, означает, что топливные клапаны 15 не подключены непосредственно последовательно друг за другом с подачей топлива из одного и того же трубопровода 17 подвода к клапану для выпуска в один и тот же трубопровод 18 подвода к форсунке. Поскольку топливные клапаны 15 подключены параллельно друг другу для управления ими, подается не фиксированное количество топлива, а возможно точное пропорциональное управление количеством топлива, в результате чего возможно пропорциональное управление и, следовательно, состояние воспламенения и сгорания может поддерживаться при низком количестве теплоты. Поскольку воспламенение возможно при низком количестве теплоты за счет конструкции с параллельным подключением клапанов, создается низкое давление воспламенения, в результате чего можно уменьшить динамическое воздействие на другую часть, сообщающуюся с камерой 20 сгорания, и другое водонагревательное устройство, соединенное общим газопроводом, при этом можно уменьшить шум от горения. Кроме того, поскольку можно использовать множество недорогих клапанов, отвечающих за низкий расход, можно получить экономичную конструкцию подачи топлива по сравнению со случаем, когда используется один дорогой клапан, отвечающий за высокий расход.

[0070] Соответственно, поскольку возможно надлежащее управление дутьевым вентилятором в зависимости от нагрузки в условиях эксплуатации горелки, становится возможным стабильное воспламенение и уменьшение явления отрыва, в результате чего можно обеспечить стабильное горение.

[0071] Хотя до настоящего момента раскрывалось, что все элементы, составляющие варианты осуществления настоящего изобретения связаны воедино или связаны для управления ими, настоящее изобретение, по существу, не ограничено данными вариантами осуществления. То есть, не отступая от цели настоящего изобретения, все элементы могут быть выборочно связаны в один или более элементов, подлежащих управлению. Кроме того, поскольку термины, такие как «содержащий», «включающий в себя» или «имеющий», могут означать, что соответствующий элемент может входить в состав, следует толковать, если специально не указано иное, что другой элемент не исключается, а может дополнительно входить в состав. Кроме того, если не указано иное, все термины, используемые в настоящем документе, включая технические или научные термины, имеют те же значения, что и те, которые обычно понимаются специалистами в данной области техники, к которой относится настоящее изобретение. Термины, такие как определенные в обычно используемых словарях, должны толковаться как совпадающие с контекстными значениями соответствующих технологий и не должны толковаться в абстрактном или чересчур формальном смысле, если это явно не указано в раскрытии настоящего изобретения.

[0072] Приведенное выше описание является просто примером технической сущности настоящего изобретения, при этом настоящее изобретение может быть по-разному скорректировано и изменено специалистами в области техники, к которой относится настоящее изобретение, не отходя от существенных признаков настоящего изобретения. Соответственно, варианты осуществления, раскрытые в настоящем изобретении, не предусмотрены для ограничения технической сущности настоящего изобретения, но приведены для описания настоящего изобретения, при этом объем технической сущности настоящего изобретения не ограничен вариантами осуществления. Соответственно, технический объем настоящего изобретения должен определяться прилагаемой формулой изобретения, и вся техническая сущность в эквивалентных пределах подпадает под объем настоящего изобретения.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка содержит часть для подачи топлива, выполненную с возможностью подавать в камеру сгорания топливо для реакции горения, часть для подачи воздуха, включающую в себя дутьевой вентилятор, выполненный с возможностью подавать воздух для реакции горения в камеру сгорания в соответствии с его вращением, и трубопровод подачи воздуха, соединенный с дутьевым вентилятором с возможностью подачи воздуха извне в дутьевой вентилятор, часть для воспламенения, выполненную с возможностью генерировать искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха, часть для получения данных давления, соединенную с трубопроводом подачи воздуха с возможностью получать данные давления воздуха, подаваемого в часть для подачи воздуха и процессор, электрически соединенный с частью для подачи воздуха и частью для получения данных давления, причем процессор выполнен с возможностью: управлять дутьевым вентилятором так, чтобы повышать скорость вращения дутьевого вентилятора, когда значение давления, полученное частью для получения данных давления, меньше заданного значения опорного давления, при этом часть для подачи топлива включает в себя: топливный клапан, выполненный с возможностью определения расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания, в соответствии с давлением в камере сгорания, и трубопровод подачи давления, сообщающийся с внутренней областью камеры сгорания и соединенный с топливным клапаном с возможностью управлять степенью открытия топливного клапана в соответствии с давлением в камере сгорания. Изобретение позволяет обеспечить стабильное горение. 5 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Горелка, содержащая:

часть для подачи топлива, выполненную с возможностью подавать в камеру сгорания топливо для реакции горения;

часть для подачи воздуха, включающую в себя дутьевой вентилятор, выполненный с возможностью подавать воздух для реакции горения в камеру сгорания в соответствии с его вращением, и трубопровод подачи воздуха, соединенный с дутьевым вентилятором с возможностью подачи воздуха извне в дутьевой вентилятор;

часть для воспламенения, выполненную с возможностью генерировать искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха;

часть для получения данных давления, соединенную с трубопроводом подачи воздуха с возможностью получать данные давления воздуха, подаваемого в часть для подачи воздуха; и

процессор, электрически соединенный с частью для подачи воздуха и частью для получения данных давления,

причем процессор выполнен с возможностью:

управлять дутьевым вентилятором так, чтобы повышать скорость вращения дутьевого вентилятора, когда значение давления, полученное частью для получения данных давления, меньше заданного значения опорного давления,

при этом часть для подачи топлива включает в себя:

топливный клапан, выполненный с возможностью определения расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания, в соответствии с давлением в камере сгорания; и

трубопровод подачи давления, сообщающийся с внутренней областью камеры сгорания и соединенный с топливным клапаном с возможностью управлять степенью открытия топливного клапана в соответствии с давлением в камере сгорания.

2. Горелка по п. 1, в которой дутьевой вентилятор включает в себя лопаточную часть, нагнетающую воздух при вращении, и вращательную часть, выполненную с возможностью вращения лопаточной части, и

причем вращательная часть представляет собой бесколлекторный двигатель постоянного тока (БДПТ).

3. Горелка, содержащая:

часть для подачи топлива, выполненную с возможностью подавать в камеру сгорания топливо для реакции горения;

часть для подачи воздуха, включающую в себя дутьевой вентилятор, выполненный с возможностью подавать воздух для реакции горения в камеру сгорания в соответствии с его вращением, и трубопровод подачи воздуха, соединенный с дутьевым вентилятором с возможностью подачи воздуха извне в дутьевой вентилятор;

часть для воспламенения, выполненную с возможностью генерировать искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха;

часть для получения данных давления, соединенную с трубопроводом подачи воздуха с возможностью получать данные давления воздуха, подаваемого в часть для подачи воздуха; и

процессор, электрически соединенный с частью для подачи воздуха и частью для получения данных давления,

причем процессор выполнен с возможностью:

управлять дутьевым вентилятором так, чтобы повышать скорость вращения дутьевого вентилятора, когда значение давления, полученное частью для получения данных давления, меньше заданного значения опорного давления, и

задавать, в качестве опорного значения давления, значение давления, полученное частью для получения данных давления, при прекращении работы и повторном запуске части для подачи воздуха.

4. Горелка по п. 1, в которой топливный клапан включает в себя:

порт обратной связи, соединенный с трубопроводом подачи давления;

топливную камеру, включающую в себя топливное отверстие, соединенное с камерой сгорания; и

порт клапана, выполненный с возможностью открытия и закрытия топливного отверстия и приводимый в действие дифференциальным давлением порта обратной связи и топливной камеры.

5. Горелка, содержащая:

часть для подачи топлива, выполненную с возможностью подавать в камеру сгорания топливо для реакции горения;

часть для подачи воздуха, включающую в себя дутьевой вентилятор, выполненный с возможностью подавать воздух для реакции горения в камеру сгорания в соответствии с его вращением, и трубопровод подачи воздуха, соединенный с дутьевым вентилятором с возможностью подачи воздуха извне в дутьевой вентилятор;

часть для воспламенения, выполненную с возможностью генерировать искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха;

часть для получения данных давления, соединенную с трубопроводом подачи воздуха с возможностью получать данные давления воздуха, подаваемого в часть для подачи воздуха; и

процессор, электрически соединенный с частью для подачи воздуха и частью для получения данных давления,

причем процессор выполнен с возможностью:

управлять дутьевым вентилятором так, чтобы повышать скорость вращения дутьевого вентилятора, когда значение давления, полученное частью для получения данных давления, меньше заданного значения опорного давления,

при этом часть для подачи топлива включает в себя:

топливный клапан, выполненный с возможностью определения расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания, в соответствии с давлением в камере сгорания,

причем горелка дополнительно содержит:

множество топливных клапанов, и

при этом множество топливных клапанов подключены параллельно друг другу.

6. Водонагревательное устройство, содержащее:

камеру сгорания, выполненную с возможностью обеспечивать реакцию горения;

горелку; и

теплообменник, выполненный с возможностью принимать газообразные продукты сгорания, образующиеся в результате реакции горения, и осуществлять теплообмен с водой,

причем горелка включает в себя:

часть для подачи топлива, выполненную с возможностью подавать в камеру сгорания топливо;

часть для подачи воздуха, включающую в себя дутьевой вентилятор, выполненный с возможностью подавать воздух в камеру сгорания в соответствии с его вращением, и трубопровод подачи воздуха, соединенный с дутьевым вентилятором с возможностью подачи воздуха извне в дутьевой вентилятор;

часть для воспламенения, выполненную с возможностью генерировать искру для воспламенения подаваемых топлива и воздуха;

часть для получения данных давления, соединенную с трубопроводом подачи воздуха с возможностью получать данные давления воздуха, подаваемого в часть для подачи воздуха; и

процессор, электрически соединенный с частью для подачи воздуха и частью для получения данных давления,

причем процессор выполнен с возможностью:

управлять скоростью вращения дутьевого вентилятора на основании значения давления, полученного частью для получения данных давления, и заданного значения опорного давления, и

при этом часть для подачи топлива включает в себя:

топливный клапан, выполненный с возможностью определения расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания, в соответствии с давлением в камере сгорания; и

трубопровод подачи давления, сообщающийся с внутренней областью камеры сгорания и соединенный с топливным клапаном с возможностью управлять степенью открытия топливного клапана в соответствии с давлением в камере сгорания.

7. Водонагревательное устройство по п. 6, в котором горелка представляет собой горелку пистолетного типа.

8. Способ управления горелкой, включающий в себя:

получение данных давления воздуха, подаваемого в горелку, включающую в себя дутьевой вентилятор;

сравнение полученного значения давления с заданным значением опорного давления; и

повышение скорости вращения дутьевого вентилятора, влияющей на давление воздуха, подаваемого в горелку, когда полученное значение давления меньше значения опорного давления,

причем горелка содержит:

часть для подачи топлива, выполненную с возможностью подавать в камеру сгорания топливо,

при этом часть для подачи топлива включает в себя:

топливный клапан, выполненный с возможностью определения расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания, в соответствии с давлением в камере сгорания; и

трубопровод подачи давления, сообщающийся с внутренней областью камеры сгорания и соединенный с топливным клапаном с возможностью управлять степенью открытия топливного клапана в соответствии с давлением в камере сгорания.