Многосопловая горелка Советский патент 1992 года по МПК F23D14/02 

Изобретение относится к системам отопления газовых печей нагрева металла и может быть использовано в нагревательных и термических печах.

Известны газовые горелки, содержащие корпус с выходным соплом для подачи газа и расположенную по его оси перемещающуюся в осевом направлении регулировочную иглу с несущим стержнем, причем стержень выполнен полым и внутри установлен электронагреватель.

Недостатком известным газовых горелок является сложная обвязка воздухо-ли газопроводами при их плотной установке, которая необходима для обеспечения высокой интенсивности теплоотдачи на нагревательной поверхности.

Кроме того, достаточно часто необходимо обеспечить автоматическое отключение одной газовой горелки системы отопления, например, при ее выходе из строя.

Наиболее близкой к предлагаемой является горелка, содержащая кожух, разделенный, перегородкой на распределительную камеру, подключенную к инжектору с активным соплом сжатого воздуха, решетку с отверстиями, установленную на выходе из раздающей камеры, причем перегородка снабжена сопловым аппаратом в виде патрубков с наконечниками, введенным в оть

верстия решетки с кольцевыми зазорами, причем патрубки с наконечниками соплового аппарата заключены в трубчатые элементы, закрепленные в отверстия решетки, в горелка дополнительно содержит раздающую перегородку с отверстиями, установленную в кожухе за решеткой по ходу потока, в отверстия которой введены с кольцевыми зазорами указанные трубчатые элементы и второй инжектор с активным соплом сжатого воздуха, подключенный через окно в кожухе к полости между решеткой и раздающей перегородкой.

. Недостатком известной многосопловой горелки является малая эксплуатационная надежность, причиной этого является разрушение вследствие прогара отдельного трубчатого элемента и далее всех остальных, начиная с соседних,

Как показывает опыт эксплуатации подобных горелок возможен следующий механизм разрушения - кольцевой зазор между наконечником соплового аппарата и трубчатым элементом является наиболее узким сечением горелки и в случае содержания грязевых частиц различного происхождения в воздухе горения засоряется кменно он. Источником загрязнения является не только наружный воздух, но и корпус горелки. В корпусе могут .содержаться частицы металла, материала уплотнения и т.д., оставшиеся после сборки и монтажа, а также частицы окалины углеродистой стали корпуса при его перегреве. Поэтому установка сеточных или других фильтров не решает проблему очистки воздуха, а только увеличивает гидравлическое сопротивление устройства. Частичное засорение кольцевого зазора отдельного элемента приводит к уменьшению расхода воздуха через него вследствие роста гидравлического сопротивления. Это ведет к перегреву чатого элемента (особенно в месте его засорения) и росту окалины на нем/Таким образом, уменьшение проходного сечения кольцевого зазора продолжается по нарастающей. В дальнейшем область горения неизбежно перемещается в пространство между сопловым патрубком и трубчатым элементом и далее в корпус горелки (причиной этого является то, что газ продолжает подаваться в патрубок соплового аппарата). Это приводит к быстрому выходу из строя всей многосопловой горелки. Кроме того, нарушение стехиометрического соотношения газ-воздух на наружной стороне рассматриваемого-трубчатого элемента ведет к тому, что догорание природного газа происходит в рекуперативном пространстве горелки, заключенном между

решеткой и раздающей перегородкой. Это нарушает расчетный режим работы горелки и приводит к дополнительному перегреву соседних элементов. Таким образом, в известной горелке за засорением и выходом из строя одного элемента неизбежно следует разрушение всей горелки.

Возможно также разрушение насадок патрубка соплового аппарата вследствие

0 перегрева из-за незначительных дефектов изготовления. При этом падает гидравлическое сопротивление газового тракта и через патрубок идет расход газа, значительно превышающий номинальный.

5 Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности горелки за счет отключения подачи газа в вышедшее из строя сопло.

Поставленная цель достигается тем, что

0 в многосопловой горелке, содержащей кожух с отверстием, разделенный перегородкой на распределительную камеру, подключенную к газовому патрубку, раздающую камеру, подключенную к воздушному

5 патрубку, причем перегородка снабжена сопловым аппаратом в виде патрубков, закрытых наконечниками соосно установленными в трубчатые элементы, закрепленные в отверстиях решетки и раздающую перегород0 ку с отверстиями, в которые с кольцевым зазором введены указанные трубчатые элементы, внутрь каждого патрубка соплового аппарата дополнительно встроено отсеченного устройство, содержащее шток, один

5 конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном, а другой выполнен из легкоплавкого материала и упирается в наконечник патрубка.

Дополнительное размещение внутри

0 каждого патрубка соплового аппарата отсеченного устройства, содержащего шток, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном, а другой выполнен из легкоплавкого материала и упирается в на5 конечник патрубка, позволяет отключать подачу газа в патрубок при перегреве, разрушении насадка и предохраняет от выхода из строя соседние элементы.

Отсеченное устройство представляет

0 собой совокупность датчика сигнализатора повышенной температуры (легкоплавкий материал штока - он выбирается для каждого конкретного случая в зависимости от конструкций многосопловой горелки и ус5 ловий ее эксплуатации; в составе материала могут быть использованы металлы и сплавы с температурами плавления 500- 700°С, например алюминий), исполнительного механизма (пружина) и запорного органа (игольчатый клапан).

Наиболее сильно подвержен перегреву и разрушению выходной участок соплового аппарата. При его перегреве или частичном разрушении легкоплавкий материал, из которого выполнен конец штока, упирающийся в наконечник соплового аппарата, плавится. При этом срабатывает пружинный игольчатый клапан и перекрывает доступ газа в сгоревший патрубок. Отключение сгоревшего сопла предотвращает перегрев и выход из строя соседних сопел, а следовательно, и всей многосопловой горелки. Очевидно, что выход из строя одного сопла горелки, при большом их общем числе, практически не снижает теплотехнических и технико-экономических показателей работы горелки..

Известны предохранительные устройства для газовых горелок, содержащие регулирующую пластину, одним концом закрепленную неподвижно, а другим - соединенную со штоком игольчатого клапана газового сопла, причем регулирующая пластина выполнена из материала, обладающего эффектом памяти формы.

Срабатывание известного предохранительного устройства, установленного в газовой горелке, происходит в случае внезапного затухания пламени (а не перегрева, как это необходимо), поэтому его использование в предлагаемой многосопловой горелке невозможно. Более того, даже конструктивное изменение предохранительного устройства (например замена начального положения регулирующей пластины на противоположное известному) не может решить проблему прекращения подачи газа в сгоревший патрубок. Это обуславливается невозможностью защитить регулирующую пластину от действия высоких температур, ее перегрева и выхода из строя.

Известны также огнеустройные горелки с защитой от обратного удара, содержащие камеру сгорания, магистрали для подачи топлива и окислители, распределительную головку с обратным клапаном и водоохлаж- дающей системой, причем горелка снабжена гасящим цилиндром с подпружиненным поршнем, установленным в магистрали окислителя, выполнена с запальным приспособлением, смонтированным в камере сгорания, и с электрическими контактами, соединенными с запальным приспособлением и гасящим цилиндром, i

Использование таких горелок взамен предлагаемой также невозможно вследствие чрезвычайного усложнения конструкции и недостаточной надежности работы.

Нафиг.1 представлена сопловая горелка;, на фиг.2 - разрез А-А на Фиг. 1.

Многосопловая горелка содержит кожух 12 с окном 2, разделенный перегородкой 3 на распределительную камеру 4, подключенную к газовому патрубку 5 и раз- дающую камеру 6, подключенную к воздушному патрубку 7, решетку 8 с отверстиями 9, установленную на выходе из раздающей камеры 6. Перегородка 3 снабжена сопловым аппаратом в виде патрубков 10, закрытых

0 наконечниками 11 соосно установленными в трубчатые элементы 12, закрепленные в отверстиях 9 решетки 8. Трубчатые элементы 12 с кольцевым зазором 13 введены в отверстия 14 раздающей перегородки 15.

5 Внутри каждого патрубка 10 соплового аппарата встроено отсечное устройство, содержащее шток 16, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном 17, а другой выполнен из легкоплавкого

0 материала 18 и упирается в наконечник 11 патрубка 10.

Многосопловая горелка работает следующим образом.

Дымовые газы, проходя через кольце5 вые зазоры 13, образованные отверстиями 14 раздающей перегородки 15 и трубчатыми элементами 12, отдают тепло излучением и конвекцией последним и удаляются в отверстие 2 кожуха 1. Газ через патрубок 5 пода0 ется в распределительную камеру 4, где равномерно раздается по патрубкам 10 разделительной перегородки 3. Далее через калиброванные отверстия наконечников 11 он истекает в продольный поток воздуха и сме5 шивается с ним. Воздух горения Подается через патрубок 7 в раздающую камеру 6 с отверстиями 9 в решетке 8 и распределяется по трубчатым элементам 12. Проходя по ним, воздух отбирает тепло и нагревается.

0 При нормальной работе всех сопел температура легкоплавкого материала 18 конца штока 16 поддерживается ниже его температуры плавления и горелка функционирует в нормальном режиме. В случае засорения

5 кольцевого зазора между наконечником 11 и трубчатым элементом 12 грязевыми частицами или из-за дефектов изготовления наконечника 11 происходит его перегрев, ведущий впоследствии к разрушению. При

0 этом общий уровень температур в области наконечника 1.1 превышает предельно допустимый для легкоплавкого материала 18. Конец штока плавится и теряет устойчивость. Под действием пружины закрывается иголь5 чзтый клапан 17 и перекрывает подачу газа в патрубок 10.

Остаточный расход воздуха продолжает проходить по трубчатому элементу 12, охлаждая его и предохраняя от дальнейшего разрушения.

Таким образом, в предлагаемой много- сопловой горелке в сравнении с известной прекращение подачи газа в сгоревшее сопло устраняет локальный очаг перегрева и предотвращает лавинообразный процесс ее разрушения, повышая тем самым эксплуатационную надежность и увеличивая срок службы примерно в 2 раза. Кроме того, выход из строя одного элемента горелки не снижает теплотехнических и других показателей ее работы.

Формула изобретения Многосопловая горелка, содержащая кожух с окном отвода продуктов сгорания и раздающей перегородкой с отверстиями на одном из торцов, разделенный стенкой на распределительную камеру, подключенную

к газовому патрубку, и раздающую камеру, подключенную к воздушному патрубку и перекрытую на выходе решеткой с отверстиями, причем стенка снабжена сопловым

аппаратом в виде патрубков, перекрытых с торца пластинами, соосно установленных в трубчатых элементах, закрепленных в отверстиях решетки и заведенных с кольцевым зазором в отверстия раздающей

перегородки.отличающаяся тем,что, с целью повышения эксплуатационной надежности, в польсти каждого патрубка размещено отсечное устройство, выполненное в виде штока, один конец которого скреплен

с пружинным игольчатым клапаном, а противоположный выполнен из легкоплавкого материала и установлен в контакте с пластинами патрубков соплового аппарата.

Изобретение может быть использовано в системах отопления газовых печей натре-. ва металла. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности. Для этого внутри каждого патрубка соплового аппарата встроено отсечное устройство, содержащее шток, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном, а другой выполнен из легкоплавкого материала и упирается в пластину патрубка. Дымовые газы передают теплоту трубчатым элементам. При нормальной работе горелки газ и воздух равномерно распределяются по сопловому аппарату и трубчатым элементам и горелка функционирует в номинальном режиме. В случае засорения кольцевого зазора между пластиной и трубчатым элементом происходит его перегрев, ведущий впоследствии к разрушению. При этом плавится легкоплавкий материал штока и срабатывает пружинный игольчатый клапан. Прекращается подача газа в сгоревший патрубок, устраняется локальный очаг, перегрева и предотвращается процесс разрушения го- . релки. 2 ил. ел с

Воздух са

Дын

Ш //-/3 15

Фиг.-/

//3 12 U

еж гж11ГЖ жанкг г Г гл гя I rjr-tr F - jrj -jrrfjr jr r jr:r jr rjrjrjr rjvjrjr r4- fjrlt

А-А

Фиг. 2