ПЕРЕНОСНОЕ ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2024 года по МПК F23C99/00 F24C5/10 

Изобретение относится к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар.

Известно автономное горелочное устройство длительного действия (патент РФ № 2705494, F23C 99/00, F23L 7/00; 07.11.2019), которое содержит корпус, встроенный парогенератор водяного пара, состоящий из трёх блоков, а именно бачка-испарителя в виде кольцевой камеры и пароперегревателя, расположенных соосно с корпусом устройства, а также паровую форсунку и сопло, расположенные в камере газогенерации соосно.

Блоки парогенератора расположены в корпусе горелочного устройства один под другим.

Держатель с форсункой и сопло установлены в боковых стенках парогенератора напротив друг друга и так, что форсунка находится в камере газогенерации, а сопло соединяет камеру газогенерации с окружающей атмосферой. Пароперегреватель выполнен в виде имеющих одинаковые габаритные размеры крышек и двух плоских дисков со спиральными каналами, в зазоре между бачком-испарителем и паросепаратором установлены пробка и четыре заслонки, которые установлены на верхнем торце паросепаратора так, что при движении от периферии к центру, они задвигаются до упора в пробку, что позволяет перекрыть внутренние отверстия бачка-испарителя и паросепаратора. Спиральные каналы двух плоских дисков пароперегревателя имеют прямоугольное сечение и выполнены по траектории спирали Архимеда. Подача жидкого топлива в таком устройстве производится от отдельно расположенного бензобака через резиновый шланг.

Известно жидкотопливное горелочное устройство (патент РФ № 2579298, F23D 5/04; F23C 99/00, 10.04.2016), содержащее корпус с топкой. В корпусе размещён парогенератор перегретого водяного пара, а в дне топки установлена форкамера. Парогенератор состоит из бачка-испарителя, паросепаратора и пароперегревателя в виде трубки с полыми стенками. Внутри парогенератора, соосно с пароперегревателем размещен держатель с двумя паровыми форсунками. Одна форсунка распылительным отверстием направлена внутрь пароперегревателя, а другая внутрь форкамеры. Подача жидкого топлива в таком устройстве производится от отдельно расположенного бензобака через резиновый шланг.

Наиболее близким техническим решением является горелочное устройство испарительного действия длительного горения (патент РФ № 2800621, F23D 5/04; F23L 7/00, 25.07.2023), содержащее корпус, топку, топливоподающую трубку, встроенный парогенератор перегретого водяного пара, состоящий из трех блоков, а именно, бачка-испарителя, в виде цилиндра с крышками с обеих сторон, паросепаратора в виде кольцевой камеры, расположенной снизу бачка-испарителя соосно с ним и соединенных паропроводом, блока двойного дутья, представляющего собой пароперегреватель в виде трубки с полыми стенками, держатель двух паровых форсунок, соединенный с пароперегревателем и форкамеру, а сам блок двойного дутья вмонтирован в боковые стенки парогенератора в горизонтальном положении, кроме того устройство содержит две чашеобразные крышки, установленные с обеих торцевых сторон парогенератора, где нижняя крышка выполняет функцию топки, а верхняя крышка функцию термосопротивления, а также содержит воздухоподводящие трубки, вмонтированные в боковые стенки паросепаратора в горизонтальной плоскости оси паровых форсунок, кроме того содержит тепловой электрический нагреватель, установленный между бачком-испарителем и парогенератором для пуска устройства, а топливоподающая трубка вмонтирована наклонно в боковые стенки паросепаратора. Подача жидкого топлива в таком устройстве производится от отдельно расположенного бензобака через резиновый шланг.

Недостатками известных устройств является то, что они могут работать в радиусе действия, ограниченном длиной шланга.

Задачей изобретения является создание эффективного компактного переносного в работающем состоянии горелочного устройства, использующего для горения дизельное топливо и воду.

Технический результат - возможность перемещения в работающем состоянии без ограничения расстояния.

Задача решается путём использования ряда конструктивных решений, благодаря которым устройство становится портативным, что облегчает его перемещение в работающем состоянии, при этом сохраняется эффективность.

Предлагается переносное горелочное устройство, содержащее корпус, топку, встроенный парогенератор перегретого водяного пара, включающий бачок-испаритель, паросепаратор, крышку-термосопротивление, электрический нагреватель и блок двойного дутья, включающий пароперегреватель, в виде трубки с полыми стенками, держатель двух паровых форсунок, соединенный с пароперегревателем патрубком и форкамеру.

Согласно изобретению, устройство дополнительно содержит электрический нагреватель, установленный под топкой, и бензобак, установленный сверху бачка-испарителя и соосно с ним, причём внутрь бензобака вварены патрубок и корпус топливного крана, при этом бачок-испаритель содержит удлинённую горловину, проходящую через патрубок бензобака,

Согласно изобретению, крышка-термосопротивление выполнена в виде набор дисков-экранов с воздушными промежутками,

Согласно изобретению, держатель паровых форсунок установлен таким образом, чтобы надёжно удерживать пространственное положение паровых форсунок при наличии термических поводок от нагрева деталей устройства.

Согласно изобретению, патрубок вварен внутрь бензобака по центру.

Согласно изобретению, удлинённая горловина, проходящая через патрубок бензобака, заканчивается пробкой со встроенным устройством контроля давления.

Согласно изобретению, количество дисков-экранов с воздушными промежутками выбрано в зависимости от требуемого термосопротивления крышки.

Согласно изобретению, держатель паровых форсунок прикреплён к резьбовой втулке, внутрь которой ввинчена резьбовая шпилька, жестко закрепленная ко дну топки двумя гайками.

Для того, чтобы заявляемое горелочное устройство стало компактным и переносным, необходимо объединить вместе парогенератор перегретого водяного пара, камеру горения, и бензобак, и чтобы все блоки не мешали друг другу работать.

Заявляемое устройство производит испарение дизельного топлива в камере горения, поэтому дизельное топливо целесообразно подогреть, не слишком отнимая тепловую энергию у бачка-испарителя, что осуществляет удлинённая горловина бачка-испарителя. Кроме того, через такую горловину удобно заливать воду в бачок-испаритель.

Как показал эксперимент, толщина дна крышки-термосопротивления слабо влияет на величину термосопротивления, а отсюда на величину теплового потока. Что касается материала, то температуру около 800°С может выдержать только жаростойкая сталь. Поэтому принято решение раздробить материал крышки-термосопротивления на несколько дисков-экранов с воздушными промежутками.

Количество дисков-экранов и количество промежутков будут определять величину термосопротивления и отсюда требуемую мощность теплового потока.

Верхний тепловой электрический нагреватель производит вскипание воды в бачке-испарителе, но в связи с увеличенной величиной термосопротивления не может прогреть паросепаратор, пароперегреватель и другие детали камеры горения, особенно при низкой температуре окружающего воздуха, поэтому для устранения конденсации насыщенного водяного пара, при пуске устройства, установлен нижний тепловой нагреватель.

Для того, чтобы устранить подтекание дизельного топлива в топливном кране, корпус крана вварен внутрь бензобака. Подтекание дизельного топлива влияет на пожаробезопасность устройства.

Известно, что металл, включая, нержавеющую сталь, при воздействии температуры заметно деформируется (искривляется) (это называется поводкой), поэтому к держателю форсунок приварена резьбовая втулка, а в неё ввинчена резьбовая шпилька, которая закреплена к дну топки двумя гайками. Кроме прочности, резьбовая шпилька производит теплоотвод от держателя форсунок, не позволяя держателю и форсункам излишне перегреваться.

Экспериментально установлено, что температура дна топки в два раза ниже температуры газов в области держателя с форсунками.

Сущность технического решения поясняется чертежами.

На Фиг. 1 показан общий вид устройства.

На Фиг. 2 - продольное сечение устройства по оси паровых форсунок;

На Фиг. 3 - продольное сечение устройства по оси топливопровода и паропровода.

На чертежах приведены следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - топка; 3 - топливоподающая трубка; 4 - бачок-испаритель; 5 - паросепаратор; 6 - патрубок; 7 - пароперегреватель; 8 - паровые форсунки; 9 - держатель паровых форсунок; 10 - форкамера; 11 - крышка-термосопротивление; 12 - верхний тепловой электрический нагреватель; 13 - бензобак; 14 - патрубок; 15 - горловина бачка-испарителя; 16 - пробка с устройством контроля давления; 17 - резьбовая втулка; 18 - резьбовая шпилька; 19 - гайки; 20 - нижний тепловой электрический нагреватель; 21 - камера горения; 22 - воздухоподводящие трубки (Фиг. 3); 23 - горловина бензобака; 24 - пробка горловины бензобака; 25 - корпус топливного крана; 26 - шток топливного крана; 27 - барашек топливного крана; 28 - топливопроводная трубка; 29 - топливоприемник; 30 - патрубок; 31 - штуцер; 32 - паропровод; 33 - резьбовые контактные концы тепловых электрические нагревателей; 34 - ручка для переноски устройства; 35 и 36 - кронштейны крепления ручки; “А” и “Б” - плоские пространства, заполненные термостойким термоизоляционным материалом; “С” - кольцевое пространство, заполненное термостойким термоизоляционным материалом.

Переносное горелочное устройство, включает: корпус 1, топку 2 с системой топливоподачи, встроенный парогенератор перегретого водяного пара и нижний тепловой электрический нагреватель 20.

Система топливоподачи включает: топливный кран, состоящий из корпуса 25, штока 26, барашка 27; топливоподающую трубку 28; топливоприемник 29; бензобак 13 с горловиной 23 и пробкой 24. Бензобак 13 установлен сверху бачка-испарителя 4 соосно с ним. Внутрь бензобака, по центру, вварен патрубок 14, куда установлена удлиненная горловина 15 бачка-испарителя, которая заканчивается пробкой 16 с устройством контроля давления. Также в бензобак вварен корпус топливного крана 25. На бензобаке 13 установлена горловина 23 и пробка 24, для заливания дизельного топлива. В корпусе топливного крана установлен шток 26 с барашком 27. К корпусу топливного крана присоединена топливопроводная трубка 28, направленная в топливоприемник 29.

Парогенератор перегретого водяного пара, состоит из бачка-испарителя 4, паросепаратора 5, камеры горения 21, блока двойного дутья 9, крышки-термосопротивления 11, верхнего теплового электрического нагревателя 12. Внутренний объём парогенератора является камерой горения 21. Кроме того, в боковых стенках парогенератора размещены воздухоподводящие трубки 22.

Бачок-испаритель 4 содержит удлиненную горловину 15, проходящую через патрубок 14 бензобака и заканчивающуюся пробкой 16 с устройством контроля давления. Для подачи насыщенного водяного пара из бачка-испарителя 4, к горловине 15 приварен патрубок 30, а к паросепаратору 5 приварен штуцер 31. Патрубок 30 соединён со штуцером 31 паропроводом 32.

Блок двойного дутья включает: пароперегреватель 7 в виде трубки с полыми стенками, две паровые форсунки 8, установленные на держателе 9, форкамеру 10. К держателю 9 паровых форсунок приварена резьбовая втулка 17, внутрь которой ввинчена резьбовая шпилька 18, закрепленная к дну топки двумя гайками 19, что позволяет удерживать пространственное положение паровых форсунок, при наличии термических поводок деталей устройства от нагрева.

Крышка-термосопротивление 11 выполнена в виде набора дисков-экранов с воздушными промежутками и установлена сверху паросепаратора 5. Крышка-термосопротивление служит для снижения мощности теплового потока, идущего от горящего топлива к бачку-испарителю.

Верхний тепловой электрический нагреватель 12 установлен между крышкой-термосопротивлением 11 и дном бачка-испарителя 4.

Под топкой 2 установлен нижний тепловой электрический нагреватель 20.

Тепловые электрические нагреватели 12 и 20 имеют на выходе резьбовые контактные концы 33. Для переноски устройства используют ручку 34, установленную на кронштейнах 35 и 36.

Плоские пространства “А” и “Б” и кольцевое “С” заполнены термостойким термоизоляционным материалом.

Переносное горелочное устройство работает следующим образом.

Во внутренний объём бачка-испарителя заливают дистиллированную воду, а в бензобак - дизельное топливо. К контактным концам тепловых электрических нагревателей, одновременно, подают электроэнергию. Паросепаратор со всеми расположенными в нём деталями прогревается, а вода в бачке-испарителе закипает. В топливоприёмник подают дизельное топливо и поджигают в топке любым способом. Далее топливо разгорается, давление в бачке-испарителе поднимается, после чего электроэнергию отключают. Устройство начинает работать самостоятельно и на полную мощность.

Изобретение относится к области энергетики. Переносное горелочное устройство содержит корпус, топку с топливоподающей трубкой и топливоприёмником, встроенный парогенератор перегретого водяного пара, включающий бачок-испаритель, паросепаратор, крышку-термосопротивление, электрический нагреватель и блок двойного дутья, включающий пароперегреватель в виде трубки с полыми стенками, держатель двух паровых форсунок с установленными в нём паровыми форсунками, соединенный с пароперегревателем патрубком, и форкамеру. Устройство дополнительно содержит второй электрический нагреватель, установленный под топкой, и бензобак, установленный сверху бачка-испарителя и соосно с ним, причём внутрь бензобака вварены патрубок и корпус топливного крана, при этом бачок-испаритель содержит удлинённую горловину, проходящую через патрубок бензобака, крышка-термосопротивление выполнена в виде набора дисков-экранов с воздушными промежутками, а держатель паровых форсунок установлен таким образом, чтобы надёжно удерживать пространственное положение паровых форсунок при наличии термических поводок от нагрева деталей устройства. Технический результат - возможность перемещения горелочного устройства в работающем состоянии без ограничения расстояния. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Переносное горелочное устройство, содержащее корпус, топку с топливоподающей трубкой и топливоприёмником, встроенный парогенератор перегретого водяного пара, включающий бачок-испаритель, паросепаратор, крышку-термосопротивление, электрический нагреватель и блок двойного дутья, включающий пароперегреватель в виде трубки с полыми стенками, держатель двух паровых форсунок,с установленными в нём паровыми форсунками, соединенный с пароперегревателем патрубком, и форкамеру, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит второй электрический нагреватель, установленный под топкой, и бензобак, установленный сверху бачка-испарителя и соосно с ним, причём внутрь бензобака вварены патрубок и корпус топливного крана, при этом бачок-испаритель содержит удлинённую горловину, проходящую через патрубок бензобака, крышка-термосопротивление выполнена в виде набора дисков-экранов с воздушными промежутками, а держатель паровых форсунок установлен таким образом, чтобы надёжно удерживать пространственное положение паровых форсунок при наличии термических поводок от нагрева деталей устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок вварен внутрь бензобака по центру.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что удлинённая горловина, проходящая через патрубок бензобака, заканчивается пробкой со встроенным устройством контроля давления.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество дисков-экранов с воздушными промежутками выбрано в зависимости от требуемого термосопротивления крышки-термосопротивления.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатель паровых форсунок прикреплён к резьбовой втулке, внутрь которой ввинчена резьбовая шпилька, жестко закрепленная ко дну топки.

6. Устройство по п.1 или 5, отличающееся тем, что держатель паровых форсунок прикреплён к резьбовой втулке, внутрь которой ввинчена резьбовая шпилька, которая закреплена ко дну топки двумя гайками.