Многосопловая горелка

 

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

ОФ) (0 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s F230 14/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21} 4838907/06. (22}.13,06.90 (46) 07,02.92 Бюл. bh 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической:теплотехникй и

Уральский политехнический институт им.

C.Ì.Êèð0âà (72) .Ю.К.Маликов, B.Ã.Лисиенко, H.À.Чусовитин, К).В.Крюченков, Д.Л.Лобанов, Г.К.Маликов, А.Е.Востротин, А.В.Саплин, Ю.К.Шарнин, А.Н,Смирнов и А,А.Позмогов (53) 562,951.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 248885, кл. F 23 0 14/42, 1969, Авторское свидетельство СССР

bh 1 211516, кл. F 23 D 14/02, 1986. . Авторское свидетельство СССР

М 761500, кл. F 23.0 14/46, 1980, Авторское свидетельство СССР.

ЬЬ 451531, кл. F 23 0 14/48, 1974. (54) МНОГОСОПЛОВАЯ ГОРЕЛКА (57) Изобретение может быть использовано в системах отопления газовых печей нагрв Изобретение относится к системам отопления газовых печей нагрева металла и может быть использовано s нагревательных и термических печах, Известны газовые горелки, содержащие корпус с выходным соплом для подачи, газа . и расгюложенную по его оси перемещающуюся в осевом направлении регулировочную иглу с несущим стержнем, причем стержень" выполнен полым и внутри установлен элвктронагреватель.

Недостатком известным газовых горелок является сложная обвязка воздухо- и газопроводами при их плотной установке,. которая необходииа для обеспечения высова 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 сонловому 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 лег-, Я коплавкий материал штока и срабатывает пружинный игольчатый клапан. Прекращается подача газа в сгоревший патрубок, устраняется локальный очаг. перегрева и предотвращается процесс разрушения го- ф релки. 2 ил. кой интенсивности теплоотдачи на нагревательной поверхности.

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

Наиболее близкой к предлагаемой является горелка, содержащая кожух, .разделеннмй 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 аиде патрубков с наконечниками, введенным s от1710941 верстия решетки с кольцевыми зазорами, причем патрубки с наконечниками соплового аппарата заключены в трубчатые элементы, закрепленные в отверстия решетки, а .горелка дополнительно содержит раздающую перегородку с отверстиями, установленную в кожухе за решеткой по ходу

floT6K8, в отверстия которой введены с кольцевыми заэорами 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 элементе 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 именно 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 трубчатого 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 s патрубок соплового аппарата). Это приводит к быстрому выходу иэ 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

Зб

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

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

Поставленная цель-достигается тем, что в многосопловой горелке, содержащей кожух с отверстием, разделенный перегородкой на распределительную камеру, подключенную к газовому патрубку, раздающую камеру, подключенную к воздушному патрубку, причем перегородка снабжена сопловым аппаратом в виде патрубков, закрытых наконечниками соосно установленными в трубчатые элементы, закрепленные в отверстиях решетки и раздающую перегородку с отверстиями, в которые с кольцевым зазором введены указанные трубчатые элементы, внутрь каждого патрубка соплового аппарата дополнительно встроено отсеченного устройство, содержащее шток, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном, а другой выполнен из легкоплавкого материала и упирается в наконечник патрубка, Дополнительное размещение внутри 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 наконечник патрубка, позволяет отключать подачу газа в патрубок при перегреве, разрушении насадка и предохраняет от выхода из строя соседние элементы.

Отсеченное устройствО представляет

50 собой совокупность датчика сигнализатора повышенной температуры (легкоплавкий материал штока — он выбирается для каждого конкретного случая s зависимости от конструкций многосопловой горелки и условий ее эксплуатации; в составе материала могут быть использованы металлы и сплавы с температурами плавления 600700 С, например алюминий), исполнительного механизма (пружина) и запорного органа (игольчатый клапан), 1710941

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, обладающе.го 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 водоохлаждающей 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.

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

На фиг.1 представлена сопловая горелка;, на фиг.2 — разрез А — А на фиг;1, 5

40

45 цами или из-за дефектов изготовления накоI нечника 11 происходит его перегрев, ведущий впоследствии к разрушению. При

55 (15

Многосопловая горелка содержит кожух 12 с окном 2, разделенный перегородкой 3 на распределительную камеру 4, подключенную к газовому патрубку 5 и раздающую 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 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.

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 материала 18 и упирается в наконечник 11 патрубка 10.

Многосопловая горелка работает следующим образом.

Дймовые газы, проходя через кольцевые 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 подается 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 смешивается 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.

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 кольцевого зазора между наконечником 11 и трубчатым элементом 12 грязевыми частиэтом общий уровень температур в области наконечника 11 превышает предельно допустимый для легкоплавкого материала 18. Конец штока. плавится и теряет устойчивость.

Под действием пружины закрывается игольчатый 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.

1710941

Таким образом, в предлагаемой многосопловой 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

Мкогосопловая 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

Б 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

10 перегородки,отличающаяся тем,что, с целью повышения эксплуатационной надежности, в полЬсти каждого пзтрубка размещено отсечное устройство, выполненное в виде штока, один конец которого скреплен

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

1710941

Составитель O. Маликов

Редактор 8. Бугренкова Техред М;Юоргентал Корректор, А. Осауленко

53

Эаказ 329 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета w изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва, Ж-35. Раувская наб,; 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101