Способ подготовки топливний смеси для огнеструйных горелок Советский патент 1981 года по МПК E21C21/00 E21B7/14 

(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ОГНЕСТРУЙНЫХ ГОРЕЛОК

I

Изобретение касается способа подготовки топливной смеси для огнеструйных горелок, используемых для разрушения горных пород и поверхностной обработки, каменных блоков.

Известны способы подготовки топливной смеси, направленные на интенсификацию процесса горения в камере сгорания огнеструйных горелок, в соответствии с которыми газообразный окислитель предварительно подогревают, пропуская его в кольцевом зазоре между камерой сгорания и корпусом горелки, а затем подают в камеру сгорания, куда одновременно впрыскивают жидкое горючее, образующее вместе с окислителем топливную смесь 1.

Известен также способ подготовки топливной смеси для огнеструйных горелок, когда предварительному нагреву подвергают жидкое горючее, для чего распыливающая горючее форсунка располагается в зоне горения факела, и окислитель, поступающий в камеру сгорания через радиальные отверстия в ее стенке из зазора между этой камерой и корпусом, где он подогревается 2.

При известных способах подготовки топливной смеси в камере сгорания горелки не удается создать зону пониженного давления, в результате чего снижается надежность запуска и не исключается возможность срыва пламени в процессе эксплуатации. Кроме того, применение форсунок для распыливания горючего не обеспечивает качественного распыления. Отдельные капли горючего снижают температуру в камере сгорания, зона интенсивного горения не имеет четкой границы и находится на значительном расстоянии от форсунки, поэтому процесс горения протекает недостаточно интенсивно. При этом наличие форсунки для распыливания горючего усложняет конструкцию применяемых огнеструйных горелок.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ подготовки топливной смеси для огнеструйных горелок, согласно которому газообразный окислитель и жидкое горючее предварительно перемешивают и подогревают в форкамере горелки, а затем-полученную топливную смесь подают в камеру сцорания горелки для сжигания 3. Устройство для реализации этого способа достаточно сложно по конструкции, так как кроме форкамеры оно имеет еще испарительную камеру, сообщаемую с магистралью для подвода жидкого горючего и через ряд тангенциально направленных отверстий с пространством форкамеры, которые ориентированы навстречу направлению движения окислителя, поступающего в форкамеру. При движении топливной смеси в форкамере происходит диспергирование горючего и улучшается качество смешения благодаря тому, что испарительная камера своей внешней поверхностью способствует турбулизации топливной Смеси. Полученная топливная смесь подается в камеру сгорания горелки через кольцевое сопло, образованное стенками испарительной камеры и форкамеры. . При этом на срезе кольцевого сопла, за испарительной камерой, образуется зона пониженного давления, в которую противотоком устремляются раскаленные продукты сгорания. Это в некоторой степени позволяет повысить надежность запуска и устойчивость горения. Однако значительно улучшить качество смешения топливной смеси при данном способе не удается, так как горючее впрыскивается в камеру сгорания со стороны ее верхней крышки совместно с потоком окислителя, где собственно и производят смешение и нагревание окислителя и горючего. В связи с этим снижается интенсивность процесса горения, теряется тепловая энергия и снижается эффективность работы горелки. Цель изобретения - улучшение Ka4ectBa подготавливаемой топливной смеси и упрощение конструкции применяемых огнеструйных горелок. Эта цель достигается в результате того, что смешение и подогревание газообразного окислителя и жидкого горючего осуществляют в кольцевом зазоре между камерой сгорания и корпусом горелки, для чего горючее подают в поперечном направлении к движению окислителя в этом зазоре. На чертеже показана схема огнеструйной горелки, работающей в соответствии с предлагаемым способом. Способ подготовки топливной смеси осуществляется следующим образом. Газообразный окислитель подают в коЛьцевой зазор 1 между корпусом 2 и камерой 3 сгорания горелки из трубопровода 4 и направляют его в сторону крышки 5 корпуса 2. По мере движения окислителя в кольцевом зазоре 1 камера 3 сгорания охлаждается, а окислитель нагревается и поступает в нее через радиа ьные отверстия 6 в ее стенке. Поступивший в камеру 3 сгорания окислитель охлаждает ее внутреннюю поверхность, дополнительно перемешивает топливную смесь и участвует в процессе горения. Меньшая часть подогретого окислителя движется в кольцевом зазоре 1 в сторону крышки 5. Горючее из трубопровода 7 подают в поперечном к движению потока окислителя направлении в кольцевой зазор 1, где оно распыляется до газообразного состояния и смешивается с потоком нагретого (до 500- 600°С) окислителя. Струя образованной топливной смеси, богатой горючим, встречаясь с крышкой 5, разворачивается и через зазор 8 между крышкой 5 и торцем камеры 3 сгорания поступает в нее. При этом, навстречу обогащенной горючим топливной смеси через радиальные отверстия 6 движется обедненная горючим топлиЬная смесь, которая перемешивает богатую топливную смесь и пополняет ее окислителем до соотношения, когда становится возможным горение топливной смеси. В результате обеспечивается более качественное смешение горючего с окислителем. В центральной части зазора 8 и вблизи крышки 5 образуется зона пониженного давления, в которую противотоком устремляются раскаленные газы продуктов сгорания. Благодаря этому облегчается воспламенение топливной смеси в камере 3 сгорания, достигается устойчивое горение без срыва пламени,- увеличивается время пребывания топливной смеси в камере 3 сгорания и интенсивность процесса .горения. Полученная в камере 3 сгорания топливная смесь сгорает с Выделением тепловой энергии и истекает через сопловое отверстие 9 в виде сверхзвуковой высокотемпературной струи, производящей разрушение горной породы. При предлагаемом способе подготовки топливной смеси отпадает необходимость использования форсунок и различных подготовительных камер в конструкции огнеструйных горелок, что упрощает их эксплуатацию и повышает срок службы. Формула изобретения Способ подготовки топливной смеси для огнеструйных горелок, согласно которому газообразный окислитель и жидкое горючее предварительно перемешивают и подогревают в форкамере горелки, а затем полученную топливную смесь подают в камеру сгорания горелки для сжигания, отличающийся тем, что, с .целью улучшения качества подготавливаемой топливной смеси и упрощения конструкции применяемых огнеструйных горелок, смешение и подогревание газообразного окислителя и жидкого горючего осуществляют в кольцевом зазоре между камерой сгорания и корпусом горелки, для чего горючее подают в поперечном направлении к движению окислителя в этом зазоре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2544582/22-03, кл. Е 21 С 21/00, 1977 (прототип).